Z obecné teorie relativity plyne, že v gravitačním poli hmotného objektu dochází k ohýbání světelných paprsků. Pokud je ten objekt pořádně hmotný, jako například hvězda, galaxie nebo kupa galaxií, a vytváří intenzivní gravitační pole, tak ve vesmíru funguje gravitační čočka, která zakřivuje světlo jako spojná čočka. Toho lze využít pro pozorování velmi vzdálených a nezřetelných objektů, které bychom jinak neměli šanci tak dobře pozorovat ani s dnešními nejlepšími přístroji.
Teoreticky mohou „čočkovat“ i další velmi hmotné objekty, jako jsou například černé díry anebo stále velmi hypotetické červí díry. Pokud jde o červí díry, jsou vděčným objektem zájmu science-fiction a jsou v ohnisku vášnivých debat o jejich možném využití pro mezihvězdné nebo třeba i mezigalaktické vesmírné lety. Tak trochu ve stínu těchto dohadů již řadu let probíhá podobně vášnivá, jen méně veřejná diskuze o tom, že by bylo možné využít gravitační čočky červích děr k pozorování extrémně vzdálených končin vesmíru. Samozřejmě pokud vůbec existují.
Nejnovějším příspěvkem v tomto směru je studie týmu čínských odborníků, kterou publikoval časopis Physical Review D. V rámci svého výzkumu modelovali gravitační čočkování elektricky nabité a sféricky symetrické červí díry. Autoři studie mluví o mikročočkování, což je obvykle situace, kdy je čočkujícím objektem hvězda a obrazy čočkovaného (čili vzdáleného) objektu nejsou patrné zvlášť, ani nedochází k patrným změnám tvaru čočkovaného objektu. Mikročočkování se typicky projevuje změnou množství záření od čočkovaného objektu.
V případě mikročočkování červí dírou je to ale podle čínského týmu jinak. Červí díry, pokud existují, by totiž měly být naprosto extrémně účinnou gravitační (mikro)čočkou. Badatelé jsou přesvědčeni, že u jejich čočkování vznikají až tři obrazy čočkovaného objektu, přičemž jeden z nich je více než dvakrát zvětšený oproti ostatním.
Rovněž se ukázalo, že červí díry by měly být jako gravitační čočky dost nevyzpytatelné. Velmi totiž záleží na orientaci všech zúčastněných, tedy pozorovatele, červí díry i čočkovaného objektu. Podle vzájemného postavení těchto tří „hráčů“ gravitační čočky může být obraz čočkovaného objektu mnohem menší, než by byl bez gravitační čočky, ale také až 100 tisíckrát zvětšený. Extrémní zvětšení gravitačním čočkováním červí dírou je přitom dané strukturou červí díry a přispívá i její elektrický náboj.
Využití červí díry jako supervýkonného vesmírného teleskopu je pochopitelně velmi lákavé. Ještě mnohem větším úspěchem by ale bylo samotné objevení červí díry. A právě gravitační čočkování by k tomu bylo možné velmi dobře využít. Izolované červí díry by totiž jinak měly být prakticky neviditelné, stejně jako v případě izolovaných černých děr, které se zrovna nekrmí nějakou hmotou. Je to jako hledat jehlu v ohromné kupě sena, ale zároveň jde o výzkum, v jakém by mohly být nesmírně užitečné astronomické umělé inteligence, které jsou schopné bleskurychle zpracovávat gigantická množství astronomických dat, mnohem efektivněji než lidští badatelé. Třeba se časem dočkáme historického úspěchu.
Video: Červí díry vysvětleny - Narušování časoprostoru
Literatura
Červí díry mohou vrhat zvláštní stíny. A teleskopy by je mohly objevit
Autor: Stanislav Mihulka (18.04.2018)
Návod pro pokročilé: Jak postavit červí díru
Autor: Stanislav Mihulka (29.08.2019)
Jak najít červí díru?
Autor: Stanislav Mihulka (30.10.2019)
Ve vesmíru mohou být červí díry. Jak bychom je mohli najít?
Autor: Stanislav Mihulka (17.01.2021)
Mikroskopické červí díry mohou fungovat. Částice projdou skrz
Autor: Stanislav Mihulka (10.03.2021)
Fyzici "vytvořili" červí díru: Jako simulaci v kvantovém procesoru Sycamore
Autor: Stanislav Mihulka (03.12.2022)
Diskuze:
Na ohyb svetla staci aj Newton
Radoslav Porizek,2023-02-08 20:36:04
> Z obecné teorie relativity plyne, že v gravitačním poli hmotného objektu dochází k ohýbání světelných paprsků.
Na to nepotrebujeme vseobecnu teoriu relativity. Ohyb svetla v gravitacnom poli predpoveda aj jednoducha Newtonova teoria gravitacie. Hmota objektu posobi gravitacnou silou na hmotne fotony, ktore tymto posobenim zakrivuju svoju drahu.
Re: Na ohyb svetla staci aj Newton
Florian Stanislav,2023-02-09 00:05:53
http://edu.techmania.cz/cs/encyklopedie/fyzika/teorie-relativity/gravitacni-ohyb-paprsku
Einstein 1911 předpověděl hodnotu ohybu dvojnásobnou než podle Newtona, a ta byla změřena 1919.
Re: Re: Na ohyb svetla staci aj Newton
Karel Marecek,2023-02-09 08:44:37
Fakt se podobným slovíčkařením, chcete dohadovat zde na oslu? Toto není Idnes ;) Reálně co jste napsal, potvrzuje co píše...
Re: Re: Re: Na ohyb svetla staci aj Newton
Florian Stanislav,2023-02-09 10:26:05
Ano, a navíc je v odkazu, který uvádím
http://edu.techmania.cz/cs/encyklopedie/fyzika/teorie-relativity/gravitacni-ohyb-paprsku
je vzorec, kterým se podle OTR zakřivení světla počítá, takže to příspěvek p. Pořízka rozšiřuje.
Na idnes nediskutuji, takže nevím, kdo sem moresy odtud přenáší.
Re: Na ohyb svetla staci aj Newton
Vojta Ondříček,2023-02-11 04:23:33
Pokud je mi známo, tak se traduje, že fotony jsou nehmotná kvanta energie. Mají tedy nulovou hmotnost a nemohou být gravitací vychýkeny z přímého směru. To, že jejich přímou dráhu ohýbá nějaké hmotné těleso má být dané oním zdeformovaným časo-protorem, "nahuštěným" přítomnou hmotou. Takže Newton samotný ohyb vektoru fotonů nevysvětluje, ale A. Einstein ano.
Re: Re: Na ohyb svetla staci aj Newton
Radoslav Porizek,2023-02-11 21:15:48
Foton ma nulovu POKOJOVU hmotnost, co ale v preklade znamena to, ze sa nemoze zastavit. Ziadne kvantum energie nemoze byt nehmotne, pretoze energia je ekvilatna hmote: E = m * c*c
Predstavy o svetle sa casom menili, ale nikdy nebolo povazovane za nehmotne.
Do pozornosti davam aj uz spominane slavne potvrdenie Vseobecnej teorie relativity pri zatmeni Slnka, kde sa pozorovalo, ci sa svetlo ohne nejako (Newton), alebo dvojnasobne (Einstein), ale nikdo nepredpokladal, ze by sa nemalo ohybat vobec.
Na zaver este taka pikoska, ze aj Newtonova gravitacna teoria sa da formalne vyjadrit zakrivenim casopriestoru, ci to nie je ten podstatny rozdiel.
Křivé zrcadlo
Radek Nader,2023-02-08 18:39:19
Na křivé zracadlo se dají nasadit brýle. V tomto případě hodně složité (pro laiky multifokální) ale tereticky počítačově na stávajících mašinách řešitelné. Za nadšence iluzionisty Radek.
Teleskop
Vojta Ondříček,2023-02-08 16:47:31
Nevím jestli mám krotit nadšené očekávání precizních zobrazeních exoplanet gravitační čočkou. Budu bit, coby kazisvět a ničitel iluzí, ale budiž.
Čočka (konvexní) spojuje paralelní paprsky (vzdáleného objektu) do jednoho bodu, do ohniska. Tohle samozřejmě všichni vědí. Princip je ve větším lomu paprsku s větší vzdáleností od osy objektu, čočky a ohniska.
Gravitační čočka je však mrcha a největší zlom paprsku je v bízkosti oné optické osy, takže grav. čočka nemá ohnisko a tudíž nezobrazuje objekt. Vytváří něco jako trychtýř sbírající kapičky deště. V kosmu sbírá paprsky z větší plochy u gravitačního zahuštění. Z pozemského pohledu tak vznikne zkreslení reality jako v (opticky) křivém zrcadle na nějakém jarmarku. Slabší hvězda zjasní a posune se na své pozici.
Re: Teleskop
Radoslav Porizek,2023-02-08 20:29:32
Niekde sa snad ocakava, ze sa gravitacna cocka pouzije na pozorovanie struktury exoplanety?
Zkreslenie reality je nielen zjasnenie a posunutie objektu, ale tiez viacnasobne zobrazenie toho isteho objektu a zobrazenie bodu do casti prstenca.
Zo zobrazenia zkreslenej reality sa da teoreticky dopocitat povodny objekt, prakticky je to omedzene spravidla hlavne nizkym rozlisenim zkresleneho obrazu.
Re: Re: Teleskop
David Nečas,2023-02-09 16:31:42
V tomto případě je prakticky omezeno především tím, že červí díra je hypotetický objekt. Navíc i hypoteticky je nejspíš nestabilní (pokud do kotle nepřihodíte dodatečnou exotickou fyziku).
Re: Re: Re: Teleskop
Radoslav Porizek,2023-02-09 18:14:35
Ano, cervia diera je hypoteticky a aj tak velmi nestabilny objekt. Ale za mna je vedecky korektne vypocitat, co by sme mali pozorovat, ak by cervia diera existovala a gravitacne cockovala.
Ak by z vystrelilo z motyky a skutocne to pozorovali, bolo by to potvrdenie hypotezy.
Ja som teda skor narazal na standartne gravitacne cockovanie, kde su sice obrazy skreslene, ale vieme si dopocitat povodny objekt.
Re: Re: Re: Re: Teleskop
Jirka Naxera,2023-02-10 13:00:53
Tak ale pak byste mel prihodit do vypoctu cocky i tu exotickou hmotu, ktera tu cervi diru drzi stabilni.
Otazka do pranice: Bude to pak vubec zakrivovat?
Re: Re: Re: Re: Re: Teleskop
Jirka Naxera,2023-02-10 13:14:50
A druha otazka do pranice - Pri porovnani elmag. sily a gravitace - jak dlouho vydrzi (nezanedbatelne) nabita cervi dira (pripustme na chvili, ze existuje?) v nasem Vesmiru?
Dyk to bude pritahovat opacne naboje o par desitek radu silneji nez na co se zmuze gravitace...
Dokonce ani ne spatne
Jirka Naxera,2023-02-10 12:59:28
To co pisete je porad jen technicky detail (IMHO dopocitatelny).
Trochu problem je, ze podle obecne relativity na cervi diry potrebujete exotickou hmotu (se zpornou energii), coz je ponekud mnohem horsi problem nez to, jak to zakrivuje ;-)
Jinak receno, bejt to SciFi (zvlaste ta Fi cast), nereknu ani popel. Ale takhle reknu.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
