Искажение света далеких галактик

Интуиция и новый взгляд на вещи нередко помогают ученым совершить прорыв в области своих исследований. В подобной ситуации оказался американский профессор математики Арли Петтерс, который, изучая игру света и теней на дне чашки с кофе, сформулировал принципы искажения и усиления света далеких галактик силами гравитации. Обнаруженный феномен поможет распознать и нанести на карту галактики скопления темной материи.

Многократное искажение света на стенках кружки рисует на дне сложную симметричную кривую, называемую «лист плюща». При этом свет, которым прочерчивается линия, гораздо ярче, чем мог бы быть при прямом отражении. Математики и физики называют подобную форму «лунная кривая», или «кардиоида», а граница линии именуется «каустической». Впервые изучением кривых, образуемых солнечным светом, занялся еще в 16 веке великий Леонардо да Винчи.

Петтерс предположил, что подобным образом может отражаться и видимый свет звездных скоплений, преломляемый и изгибаемый в гравитационном поле нашей Галактики. Математическое моделирование, проведенное профессором и его учениками, показало, что они универсальны и действительны при наблюдении за любыми объектами.

Наблюдая с Земли, мы видим огромное космическое поле, на котором беспрерывно взаимодействуют образованные гравитацией «линзы» и проходящий сквозь них свет. И когда при наблюдении какой-нибудь удаленной галактики одна ее часть кажется ярче другой, то это значит, что для наблюдателя она находится на «каустической» кривой.

Интерпретируя данные, получаемые с обычных оптических телескопов, можно будет обнаруживать те участки космоса, где присутствуют гравитационные аномалии – «линзы». Проходя через «линзы», световой поток распадается на два изображения одинаковой яркости, расположенные исключительно близко друг к другу, но не совпадающие. Их наложение и объясняет яркость «каустической» кривой.

Подобные искажения гравитационного поля могут быть порождены скоплениями темной материи. Эта субстанция, образованная неизвестными элементарными частицами, не имеет внешних признаков, которые помогли бы ее выявить. Лишь вызываемое «линзами» гравитационное искажение косвенно указывает на их присутствие.

Обнаружение и регистрация темной материи позволит астрофизикам по-новому взглянуть на гравитацию галактических объектов. Петтерс уверен, что подобные принципы распространения гравитационных полей как-то обусловлены в строении Вселенной, а, значит, могут быть выявлены, рассчитаны и учтены при дальнем изучении космоса.

«Самое невероятное заключается в том, как мать-природа использует схожие принципы в большом и малом. Все-таки странно, когда взгляд в кофейную чашку служит поводом придумать новую математическую теорию», - признается Арли Петтерс.