Гравитационные линзы и микролинзы - Захаров А.Ф.
ISBN 5-88929-037-1
Скачать (прямая ссылка):
Детектирование крупномасштабных концентраций скрытого вещества
Если на самом деле линзирование вызывает корреляции, обсуждаемые ранее, то должны быть обнаружены и другие признаки линзирования. Форт и др. (1995) провели исследование наличия поля сдвига, обусловленного слабым линзированием, в окрестности пяти ярких квазаров и во всех пяти случаях обнаружили наличие сдвига -признака слабого линзирования. Кроме того, они обнаружили группы галактик (расположенных между квазарами и наблюдателем) для трех полей. Ранее Бонне и др. (1993) обнаружили наличие сдвига в окрестности кандидата в гравитационные линзы QSO 2345+007. Me-льеидр. (1994); Фишер и др. (1994) связывали этот сдвиг с влиянием Удаленного скопления.
Выводы из результатов анализа слабого линзирования
Нарайан и Бартельманн (1996) отмечают, что когерентное искажение изображений (слабое линзирование) дает уникальную возможность исследовать распределение концентрации скрытого вещества. Шнай-jleP (1996) предложил детальную методику, которая может быть использована для обнаружения концентраций скрытого вещества. Ha-Райан и Бартельманн (1996) высказали предположение, что в недале-ком будущем наблюдатели обнаружат концентрации массы, основы-Ваясь исключительно на исследовании слабого линзирования. Подоб-ЙОе обнаружение не зависит от отношения масса-светимость и может Дать возможность обнаружить и изучить нелинейные структуры во Вселенной с большими значениями отношений масса-светимость. 224 Глава 8. Гравитационные линзы - природные телескоп^,
8.3. Режимы гравитационного линзирования 8.3.1. Микролинзирование квазаров
Предположим, что наблюдается двойное изображение источника (на пример, квазара), а линзой является галактика. В этом случае звез ды, находящиеся в галактике, действуют как микролинзы, поскольку угол между создаваемыми ими изображениями составляет ~ ю-6 угловых секунд. Впервые этот эффект изучался в работе Чанг и РЄф. сдала (1979). Конечно, разрешить микроизображения квазара в настоящее время невозможно, однако вследствие относительного движения источника, звезды-микролинзы и наблюдателя имеются вариации светимости изображений в зависимости от времени, которые можно наблюдать. Детальное численное моделирование этого эффекта представлено в диссертации Вамбсганнса (1990). Моделирование основано на использовании так называемого метода стрельбы лучами, когда галактика считается наполненной случайным образом распределенными звездами, и на отклонение луча света, испущенного квазаром, оказывает влияние не только галактика в целом, но также и ближайшие расположенные к этому лучу звезды (микролинзы). Поскольку переменность, обусловленная микролинзированием, возникает независимо для различных изображений, то этот эффект может усложнить определение временной задержки для наблюдаемых кривых блеска различных изображений. Гравитационные линзы являются ахроматическими, однако коэффициент усиления, обусловленный микролинзированием, может зависеть от размера источника, и непрямые хроматические эффекты могут быть вызваны тем, например, что размер источника различен в различных спектральных диапазонах. Так, в частности, область, характеризуемая излучением в континууме, и область, соответствующая широкой эмиссионной линии, могут усиливаться по разному, что приводит к различию между эквивалентными ширинами эмиссионных линий в спектре макроизображений.
В принципе можно ожидать, что микролинзирование квазара может быть вызвано звездами в нашей Галактике, поскольку угловой размер их кольца Эйнштейна больше соответствующей величины для звезды в галактике-линзе. Но если сложить телесные углы, соответствующие кольцам Эйнштейна, всех звезд в нашей Галактике, то получится лишь небольшая часть небесной сферы (~ IO-6), так что весьма маловероятно, чтобы звезда в нашей Галактике являлась линзой для удаленного квазара.
Даже в ближайших галактиках общий телесный угол, являющийся суммой углов Эйнштейна, для всех звезд составляет только небольшую часть телесного угла, соответствующего галактике. Но вероят- g <j режимы гравитационного линзирования 225
fiocTb микролинзирования растет с увеличением расстояния. Дей-ствИтельно, отношение между телесным углом, соответствующим ^ceivl кольцам Эйнштейна звезд в галактике, и телесным углом, соответствующим галактике, растет пропорционально его расстоянию 0т наблюдателя, если расстояние до галактики составляет менее половины расстояния до источника. Поэтому относительная площадь, докрываемая кольцами Эйнштейна всех звезд, также увеличивается с расстоянием до линзы до тех пор, пока расстояние до линзы составляет менее половины расстояния до источника. Однако Рефсдал и Сюрдей (1993) указывают одно важное исключение из того общего правила, что звезды из ближайших галактик не являются подходящими кандидатами для микролинзирования. Исключением являются галактики, отождествленные как линзы, создающие кратные изображения квазаров. В этих случаях известно, что достаточно большая масса находится между макроизображениями. Действительно, нетрудно показать, что средняя поверхностная плотность массы между изображениями порядка Scr и что кольца Эйнштейна отдельных звезд заполняют всю область между изображениями в случае, если масса линзы сосредоточена в звездах, и поэтому естественно ожидать существенного значения оптической толщины для микролинзирования. Только если небольшая часть массы линзы сосредоточена в виде компактных объектов, или распределение массы макролинзы сильно сконцентрировано к центру, то можно ожидать небольшую величину оптической толщины для такой системы. Существуют также аргументы, с учетом которых исследование микролинзирования в ближайших галактиках-линзах является предпочтительным. Например, видимое движение звезд на небесной сфере в таких галактиках быстрее, т.о., вариации яркости микроизображений должны быть быстрее. Можно заметить также, что угловой размер кольца Эйнштейна таких звезд больше (относительно соответствующей величины для более далеких звезд), что позволяет изучить микролинзиро-вание более протяженных источников. По этим причинам кратный квазар Q2237+0305, состоящий из четырех изображений, окружающих галактику-линзу, красное смещение которой всего 0.039, выбран как наилучший объект для поиска микролинзирования.
