Zakřivení světelných paprsků, gravitační čočka

Obecná teorie relativity byla poprvé úspěšně potvrzena krátce po svém vzniku - v roce 1919 při zatmění Slunce. Obecná teorie relativity předpověděla zakřivení světelných paprsků v silných gravitačních polích. Ve Sluneční soustavě nejsilnější gravitační pole má Slunce (neboť má z celé Sluneční soustavy největší hmotnost). Právě při zatmění Slunce v roce 1919 bylo vyfotografováno Slunce zakryté Měsícem spolu s okolními hvězdami.

Tatáž hvězdná oblast byla poté vyfotografována v době, kdy v této oblasti nebylo Slunce. Na fotografii pořízení při zatmění Slunce byly hvězdy viditelné v okolí Slunce dál od něj, a to tím víc, čím blíž jejich světlo procházelo kolem slunečního disku. Tyto rozdíly vznikly zakřivením světelných paprsků, které procházely od hvězdy k pozorovateli na Zemi zakřiveným prostoročasem - prostoročasem zakřiveným gravitačním polem Slunce (viz obr. 93). Na základě fotografií vypočtené odchylky světelných paprsků plně souhlasily s předpovědí vzešlou z obecné teorie relativity: odchylka činila .

Pomocí zakřiveného prostoročasu je tatáž situace zobrazena na obr. 94.

Obr. 93	Obr. 94

Podobný jev je pozorován kolem obrazů velmi hmotných objektů (galaxií, kvasarů, …), za nimiž září další objekty. Bližší objekt působí v jistém smyslu jako čočka. Kolem jeho obrazu pak někdy vzniká dvojitý obraz vzdálenějšího objektu; jindy je pozorován prstenec či oblouk. Jedná se jev tzv. gravitační čočky a v současné době jich astronomové znají několik.

Obr. 95

Na obr. 95 je znázorněn princip vzniku gravitační čočky. Jestliže např. na spojnici pozorovatele P a kvasaru K leží galaxie G s velkou hmotností, přichází k pozorovateli nejen přímý obraz kvasaru K (zeslabený pohlcováním světla mezihvězdným prachem uvnitř mezilehlé galaxie G), ale též paprsky, které se v gravitačním poli galaxie G ohnuly směrem k pozorovateli. Pozorovatel si tyto fiktivní obrazy promítá na obloze do směrů A a B, takže místo běžného obrazu kvasaru pozoruje trojici obrazů A, K a B. Obrazy A a B přitom mohou být výrazně jasnější než nerušený obraz K.

Efekt gravitační čočky se uplatňuje i při nedokonalém seřazení uvažovaných objektů, ale ne zcela ideálně. Místo prstence se pozorují dva nestejné srpečky či jen dva svítící body, jak bylo zmíněno výše.

Tzv. gravitační mikročočku může vytvořit i hvězda v galaktickém halu Galaxie a zobrazovat některou z hvězd blízkých galaxií, což se projeví zjasněním dané hvězdy.