Effetto di lente gravitazionale
L'effetto,
previsto dalla teoria della relatività generale di Einstein, si
verifica quando tra una sorgente e un osservatore s'interpone lungo la
linea di vista un oggetto di grande massa, come una galassia o un ammasso
di galassie. Il campo gravitazionale di tale oggetto agisce sui raggi
luminosi provenienti dalla sorgente (una galassia lontana o una quasar)
come fa una lente, deviandoli lungo traiettorie di differenti lunghezze:
si vedono così più immagini della stessa sorgente (miraggi
gravitazionali), di aspetto identico ma leggermente separate nel cielo.
Se la galassia è perfettamente simmetrica rispetto alla linea di
vista che collega la sorgente e l'osservatore, si osserva un'immagine
anulare, detta 'anello di Einstein'. L'immagine qui mostrata, ripresa
dal telescopio spaziale Hubble, è un esempio di un oggetto che
ha procurato un effetto di lente gravitazionale: si tratta dell'ammasso
di galassie Abell 2218, distante circa 2 miliardi di anni luce. Gli archi
che circondano il centro dell'ammasso sono immagini distorte di una galassia
situata oltre l'ammasso a una distanza 5-10 volte maggiore, procurate
dal forte campo gravitazionale dell'ammasso.
Le quasar sono oggetti ideali per l'osservazione dell'effetto di lente
gravitazionale, poiché sono allo stesso tempo molto lontane e molto
luminose; inoltre, sono abbastanza rare da avvalorare l'ipotesi che si
stia osservando un effetto di lente gravitazionale quando se ne vedono
più d'una nella stessa regione di cielo. Lo studio accurato delle
immagini multiple può aiutare a determinare il valore della costante
di Hubble, cioè il tasso di espansione dell'Universo, attraverso
la misura della distanza di oggetti extragalattici, calcolo tra i più
importanti della moderna cosmologia. Se la sorgente brilla improvvisamente,
il flusso luminoso emesso dall'astro si vedrà nelle diverse immagini
in tempi diversi, che dipendono dalla traiettoria percorsa; la misura
del ritardo di tempo con cui il brillamento si verifica nelle varie immagini
fornisce la distanza dell'oggetto situato tra l'osservatore e la sorgente.
Infatti, ogni ritardo, moltiplicato per la velocità della luce,
dà la differenza tra le distanze della sorgente da una coppia di
immagini; conoscendo il valore degli angoli in gioco e utilizzando un
po' di geometria e di trigonometria, si ricavano anche altre distanze,
tra cui quella dell'oggetto che ha agito da lente.
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