In
astronomia
, un
anello di Einstein
e la deformazione anulare della
luce
proveniente da una sorgente (come una
galassia
o una
stella
), che assume la forma di un anello a causa dell'effetto
lente gravitazionale
sulla luce della sorgente, provocato da un oggetto con una massa estremamente grande (come un'altra galassia o un
buco nero
). Il fenomeno si verifica quando la sorgente, la lente e l'osservatore sono allineati.
Il primo anello di Einstein completo, chiamato B1938+666, e stato scoperto nel 1998 dalla collaborazione di un team di astronomi dell'
Universita di Manchester
(utilizzando i dati della rete di radiotelescopi interferometrici
MERLIN
) e dal
telescopio Hubble
.
[1]
Le lenti gravitazionali sono previste dalla
teoria della relativita
di
Einstein
. Invece che viaggiare in
linea retta
(in
tre dimensioni
) la luce proveniente da una sorgente e curvata dalla presenza di un corpo massiccio che distorce lo
spaziotempo
. Un anello di Einstein e un caso particolare di lente gravitazionale causato dall'esatto allineamento della sorgente, della lente e dell'osservatore. Il risultato e una perfetta
simmetria
intorno alla lente, che risulta in una struttura simile ad un anello.
La dimensione di un anello di Einstein e data dal
raggio di Einstein
. In
radianti
e
dove
- e la
costante gravitazionale
,
- e la massa della
lente
,
- e la
velocita della luce
,
- e la
distanza di diametro angolare
dalla lente,
- e la
distanza di diametro angolare
dalla sorgente, e
- e la
distanza di diametro angolare
tra la lente e la sorgente.
Da notare che in
cosmologia
in generale.
La curvatura della luce a causa di un corpo massiccio era stata predetta da
Einstein
nel 1912, pochi anni prima della pubblicazione della teoria della relativita generale nel
1916
. L'anello fu menzionato la prima volta in una
rivista accademica
da Orest Chwolson nel 1924. Einstein ribadi questo concetto nel
1936
in una pubblicazione, spinto da una lettera di un ingegnere
ceco
, R.W.Mandl
[2]
, ma affermo:
≪Certo, non c'e speranza di osservare questo fenomeno direttamente. Primo, a malapena riusciremo ad avvicinarci tanto ad una linea cosi centrale. Secondo l'angolo β sara una sfida per il potere risolutivo dei nostri strumenti.≫
In questa affermazione β e il
raggio di Einstein
, qui indicato con
. Comunque Einstein considerava solo la possibilita di osservare un anello prodotto da una
stella
, che e bassa; mentre la possibilita di osservare quelli prodotti da lenti gravitazionali piu grandi come galassie o buchi neri e maggiore poiche la dimensione angolare dell'anello di Einstein aumenta con la
massa
della lente gravitazionale.
Centinaia di
lenti gravitazionali
sono attualmente note. Circa mezza dozzina di queste sono anelli di Einstein parziali con
diametri
fino ad un
arcosecondo
, sebbene si possa avere un perfetto anello di Einstein anche se la distribuzione delle masse della lente non e perfettamente assialsimmetrica o la sorgente, la lente e l'osservatore non sono perfettamente allineati. La maggior parte degli anelli sono stati scoperti nello
spettro radio
.
Il primo anello di Einstein e stato scoperto nel
1998
osservando la sorgente radio MG1131+0456 grazie al
Very Large Array
.
[3]
Il primo anello completo ad essere scoperto e stato B1938+666 che fu scoperto nel
1998
grazie ad una ricerca fatta con il
telescopio Hubble
di una lente gravitazionale rilevata con il radiotelescopio
MERLIN
.
[1]
[4]
Nome
|
Posizione (
AR
,
dec
)
|
Raggio
|
Lunghezza arco
|
Ottico/Radio
|
Scoperta
|
FOR J0332-3557
|
03
h
:32
m
:59
s
:94, -35°57'51".7,
J2000
|
1".48
|
Parziale, 260°
|
Radio
|
Cabanac (2005)
|
SDSSJ0946+1006
|
09
h
46
m
56.
s
68, +10° 06' 52."6
J2000
|
|
|
Ottico
|
Gavazzi (2008)
|
MG1131 + 0456
|
|
|
|
|
|
Grazie al
telescopio Hubble
, un anello doppio e stato scoperto da Raphael Gavazzi dello Space Telescope Science Institute e Tommaso Treu dell'
Universita della California
. Questo e generato dalla luce proveniente da tre
galassie
distanti 3, 6 e 11 miliardi di
anni luce
. Questi anelli aiutano a comprendere la distribuzione della
materia oscura
, dell'
energia oscura
, la natura delle galassie lontane e la
curvatura dell'universo
. La
probabilita
di trovare un anello doppio e 1 su 10.000. La classificazione di 50 doppi anelli fornirebbe agli astronomi una piu accurata misura del contenuto di materia oscura nell'universo e l'equazione di stato dell'energia oscura entro una precisione del 10 percento.
[5]
Sulla destra e visibile una simulazione che raffigura una zoomata su un
buco nero di Schwarzschild
davanti alla
Via Lattea
. Il primo anello di Einstein corrisponde alla regione piu distorta dell'immagine ed e chiaramente raffigurato dal
disco galattico
. Lo zoom rivela poi una serie di 4 anelli extra, sempre piu sottili e vicini al buco nero. Questi sono chiaramente visibili attraverso le immagini multiple del disco galattico. Gli anelli dispari corrispondono ai punti che sono dietro al
buco nero
(dalla posizione dell'osservatore), e corrispondono qui alla regione giallo brillante del disco galattico (vicino al
centro galattico
), mentre gli anelli pari corrispondono a immagini di oggetti che sono dietro l'osservatore, che appaiono piu blu poiche la corrispondente parte del disco galattico e qui piu sottile e quindi meno brillante.
- ^
a
b
A Bull's Eye for MERLIN and the Hubble
, su
merlin.ac.uk
, University of Manchester, 27 marzo 1998.
- ^
http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/31/1/31-1-maurer.pdf
- ^
Discovery of the First "Einstein Ring" Gravitational Lens
, su
nrao.edu
, NRAO, 2000.
URL consultato l'8 febbraio 2012
.
- ^
Malcolm W. Browne,
'Einstein Ring' Caused by Space Warping Is Found
, in
The New York Times
, 31 marzo 1998.
URL consultato il 1º maggio 2010
.
- ^
Hubble Finds Double Einstein Ring
, in
http://hubblesite.org
, Space Telescope Science Institute.
URL consultato il 26 gennaio 2008
.