Nel novembre 1915, Albert Einstein pubblicò la sua famosa teoria della relatività generale, che rivoluzionò la fisica e cambiò la nostra visione dell'Universo.
Un componente chiave della teoria generale della relatività è che un oggetto massiccio, come pianeti, stelle, galassie o ammassi di galassie può avere conseguenze drammatiche per il "tessuto" dell'Universo, noto come "spazio-tempo". In condizioni normali, la luce viaggia attraverso lo spazio in linea retta, ma un oggetto massiccio piega lo spazio-tempo in modo tale che la luce viaggi lungo un percorso curvo. Quindi, potremmo essere in grado di vedere la luce distorta di galassie lontane, che passa attraverso massicce galassie sulla strada per Terra.
E naturalmente ci sono molti esempi causati da questi meccanismi, noti come "lenti gravitazionali". Questi artefatti possono essere utilizzati per aumentare le capacità dei telescopi più potenti.
In questa immagine, ripresa dal telescopio spaziale Hubble e dall'osservatorio a raggi X della NASA Chandra, il gatto del Cheshire ci guarda. In realtà, questo ammasso di galassie si trova a una distanza di 4 miliardi di anni luce dalla Terra nella costellazione dell'Orsa Maggiore . Parte della luce di queste galassie era deformata e curvata mentre attraversava l'Universo, fino a raggiungere i nostri telescopi.
Questo diagramma dà una buona idea di come funziona una lente gravitazionale. La luce che emana da una galassia lontana attraversa lo spazio e circonda un ammasso di galassie in primo piano. È interessante notare che la massa di ammassi di galassie in primo piano ha un effetto simile a questa luce abbagliante, come una lente di vetro posta davanti a una fiamma di candela. La lente gravitazionale consente di migliorare la luce delle galassie lontane, creando una lente naturale nello spazio, che altrimenti sarebbe rimasta troppo debole per essere vista.
Naturalmente, l'allineamento della Terra, una lente gravitazionale e una galassia lontana non è sempre perfetto. Inoltre, l'oggetto sulla parte anteriore dei pianeti, di regola, ha una forma irregolare. Questi fattori rendono le galassie lontane come archi. La stessa galassia con diverse lenti gravitazionali può essere progettata diversamente.
Questa immagine, ripresa dal Telescopio Spaziale Hubble, presenta un ammasso di galassie Abell 370, in cui è possibile vedere diversi archi visibili di luce galattica. Spesso, per definire dimensioni chiare, questi archi possono essere ricostruiti per mostrare come la galassia appare senza distorsioni.
Questo è un altro enorme ammasso di galassie Abell 2218, che è pieno di esempi sorprendenti di galassie con lenti gravitazionali. Questi archi sono leggeri da galassie situate da 5 a 10 volte più lontano dalla Terra rispetto a un ammasso di galassie. Abell 2218 amplifica la debole luce delle galassie che esisteva più di 13 miliardi di anni fa, meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang. Questi archi sono davvero artefatti dell'inizio del tempo.
Se l'allineamento è perfetto e l'obiettivo è meno complesso di un ammasso di galassie, puoi vedere cerchi di luce o ferri di cavallo quasi perfetti, dove la luce di una galassia lontana si deforma di 360 gradi attorno all'obiettivo. Ad esempio, il passaggio di un enorme buco nero isolato di fronte a una galassia lontana potrebbe creare una scena così drammatica.
Come potete vedere in questa impressionante immagine ottenuta dalla griglia Atakam Large Millimeter / Submillimeter Grid (abbreviato: ALMA. Inglese: Atacama Large Millimeter / submillimeter Array), la luce di una galassia lontana formava un cerchio completo, giustamente chiamato "anello di Einstein". un'antica galassia a forma di stella chiamata SDP.81 ed è il miglior esempio dell'anello di Einstein oggi.
A volte attorno alle lenti gravitazionali si possono vedere diverse immagini dello stesso oggetto. Un'antica supernova può essere osservata in questa incredibile immagine, che è stata ingrandita molte volte da una massiccia galassia contenuta nel cluster MACS J1149.6 + 2223, che si trova a 5 miliardi di anni luce. La stessa supernova si trova a una distanza di altri 4000000000 anni luce e si è rifratta quattro volte attorno all'obiettivo. Una tale struttura è conosciuta come la "Croce di Einstein".
