Занимательная астрофизика

Тогда к наблюдателю придут не только лучи, искривленные гравитационной линзой, но и множество лучей, совершивших вокруг черной дыры один или несколько оборотов прежде, чем им удастся вырваться из поля ее тяготения и двинуться дальше. Что увидит в этом случае земной наблюдатель? Расчеты показывают, что звезда предстанет перед ним как система концентрических светящихся колечек. Вследствие огромного расстояния эти колечки сольются, и звезда покажется наблюдателю значительно более яркой, чем она есть в действительности.

А теперь представим себе такую картину. Некая звезда, совершающая свое движение вокруг центра Галактики, в какой-то момент оказывается на продолжении прямой линии, соединяющей Землю с черной дырой. Тогда создается только что описанная ситуация, и в течение некоторого времени мы будем воспринимать звезду, о которой идет речь, как сверхъяркий космический объект. Иными словами, эта ничем не примечательная звезда как бы вспыхнет, а затем вновь возвратится в прежнее состояние. Но ведь подобная картина весьма напоминает явление, хорошо известное в астрономии, — вспышку сверхновой звезды!

Разумеется, и квазары и сверхновые звезды — это вполне реальные физические объекты во Вселенной. Что касается квазаров, то с ним связан целый комплекс физических явлений, которые никак нельзя свести к одним лишь оптическим эффектам. А при вспышках сверхновых звезд, как мы уже знаем, образуются газовые туманности — остатки выброшенного звездой вещества.

Стоит ли в таком случае вообще говорить о каких-то космических иллюзиях? Но если оптические эффекты, подобные описанным выше, теоретически возможны, то при определенных условиях они в принципе могут возникать. И об этом нельзя забывать. Ведь не исключено, что некоторые явления, наблюдаемые во Вселенной, в той или иной степени связаны с действием гравитационных линз.

Любопытно отметить, что гравитационные линзы по сравнению с обычными обладают целым рядом удивительных свойств. Так, например, согласно теоретическим выкладкам, видимая яркость космического объекта, усиленная гравитационной линзой, с увеличением расстояния между ней и наблюдателем, не только не должна уменьшаться, а наоборот, будет возрастать. Кроме того, гравитационная линза не имеет фиксированного фокусного расстояния: она собирает лучи не в одной точке — фокусе, а на поверхности некоторого конуса, начиная в определенного минимального расстояния от данной линзы и до бесконечности.

Наблюдатель, который находится вне такого конуса, увидит только сам реальный космический объект в том направлении, в котором он действительно находится. Если же наблюдатель располагается внутри конуса, то он будет видеть как минимум три изображения. А при определенном строении объекта, играющего роль гравитационной линзы, — даже пять и больше.

Почему же в случае двойного квазара Q 0957+561 А, В наблюдается только двойное изображение? Ведь если двойственность этого объекта — иллюзия, вызванная искривлением лучей гравитационной линзой, то согласно теории должно наблюдаться тройное изображение. Как считают некоторые специалисты, третий компонент изображения не удается в данном случае увидеть потому, что он сливается либо с компонентом В, либо с галактикой, играющей роль гравитационной линзы.

Разумеется, упомянутые выше свойства гравитационных линз практически реализуются только до определенной степени. С одной стороны, при расчетах, в результате которых они выведены, допускаются известные упрощения, а с другой — на ход лучей, прошедших через гравитационную линзу, оказывают влияние гравитационные поля и других небесных тел.

Но, пожалуй, самая интересная особенность гравитационных линз состоит в том, что их воздействие на электромагнитные излучения не зависит от длины волны. Это значит, что они одинаковым образом фокусируют как лучи видимого света, так и радиоволны и ультрафиолетовые и рентгеновские лучи и гамма-излучение.

Согласно современным представлениям, наблюдаемая нами часть материального мира представляет собой сферическую область, заполненную галактиками, квазарами и другими космическими объектами. Вследствие разбегания галактик радиус этой сферы быстро увеличивается.

Однако наши представления о расположении космических объектов в пространстве основываются на предположении о прямолинейном распространении электромагнитных волн, в том числе лучей видимого света. Но ведь мы живем не в пустой Вселенной, а во Вселенной, заполненной различными массами. А там, где есть массы, пространство, согласно общей теории относительности, искривляется. Иными словами, распространение электромагнитных излучений перестает быть прямолинейным. Вследствие этого действительные положения космических объектов могут весьма существенно отличаться от наблюдаемых. И эти отклонения будут тем сильнее, чем больше расстояния.