Einstein Ring

จาก Thailand Science and Technology Wikipedia

Einstein Ring

วงแหวนไอน์สไตน์ (Einstein Ring) เป็นปรากฏการณ์ในท้องฟ้าและอวกาศ นักวิทยาศาสตร์อาศัยกล้องโทรทรรศน์ส่องเห็นวงแหวนสว่าง อาจล้อมรอบกาแล็กซีหรือเสมือนหนึ่งล้อมรอบบางสิ่งบางอย่างที่ดำมืดวงแหวนสว่างนั้น จริงๆ แล้วเป็นภาพปรากฎของควอซาร์หรือกาแล็กซี ซึ่งอยู่ด้านหลังของกาแล็กซีตรงใจกลาง เมื่อมองจากโลก

ปรากฎการณ์วงแหวนไอน์สไตน์ที่เห็นเป็นวงแหวนได้จริงๆ มีน้อย แต่ที่มีมากกว่า คือภาพสว่างเป็นส่วนของแหวนขาดๆ หรือเป็นจุดสว่างอยู่ล้อมรอบกาแล็กซีตรงใจกลาง โดยที่จุดสว่างนั้นอาจมี 3-4-5 จุดก็ได้ แต่ที่จะเกิดง่ายคือ 4 จุด

วงแหวนสว่างที่เรียกว่าวงแหวนไอน์สไตน์นั้น เป็นผลจากแรงดึงดูดโน้มถ่วงของวัตถุมีมวลมากตรงที่ปรากฎเป็นใจกลางวงแหวน คือกาแล็กซี ทำให้อวกาศโดยรอบกาแล็กซีมีความโค้งมาก และทำให้แสงจากควอซาร์หรือกาแล็กซีที่เล็กกว่า ที่อยู่อีกด้านหนึ่งของกาแล็กซีตรงกลาง เมื่อมองจากโลกเดินทางเป็นโค้งเบนเข้าหากาแล็กซีตรงกลางวงแหวนไอน์สไตน์ แล้วจึงเดินทางมาถึงโลก ทำให้โลกเห็นเป็นวงแหวนสว่างหรือวงแหวนขาดๆ แต่ก็ยังสว่าง หรือเห็นเป็นจุดสว่างของดาวฤกษ์ โดยที่ตำแหน่งของควอซาร์ที่ปรากฎ ก็เป็นเพียงตำแหน่งที่ปรากฎจริงๆ เพราะตำแหน่งที่แท้จริงของควอซาร์จะถูกบังจากสายตาของมนุษย์โลก เนื่องจากถูกกาแล็กซีตรงใจกลางบัง

เนื่องจากวงแหวนไอน์สไตน์เป็นผลจากทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคทั่วไป (general theory of relativity) ของไอน์สไตน์ จึงเป็นที่มาของการเรียกปรากฎการณ์นี้เป็น Einstein Ring หรือวงแหวนไอน์สไตน์ และเนื่องจากผลจากแรงดึงดูดโน้มถ่วงของกาแล็กซีตรงใจกลางวงแหวนไอน์สไตน์ทำหน้าที่เป็นเสมือนเลนส์แบบเลนส์นูน อีกทั้งปรากฎการณ์นี้มักจะไม่เกิดเป็นวงแหวนเต็มวง ดังนั้นชื่อของ Einstein Ring ที่ใช้กันอย่างเป็นทางการกว่าทางดาราศาสตร์ จึงเป็น cosmic ring (วงแหวนคอสมิก) โดยที่ผลของความโน้มถ่วงซึ่งทำหน้าที่เป็นเสมือนกับเลนส์ ก็มักเรียกกันเป็น cosmic lens (เลนส์คอสมิก)หรือ gravitational lens (เลนส์ความโน้มถ่วง)

วงแหวนไอน์สไตน์ เป็นผลพวงจากทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคทั่วไปของไอน์สไตน์ซึ่งไอน์สไตน์ตั้งขึ้นมาเมื่อปี ค.ศ.1915 หลังจากที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคทั่วไปเป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางในวงการวิทยาศาสตร์ไม่นานนัก มีนักวิทยาศาสตร์บางคนถามไอน์สไตน์ว่า จะมีโอกาสได้เห็นปรากฏการณ์วงแหวนไอน์สไตน์จริงๆ ไหม?

ไอน์สไตน์ตอบว่า คงยากที่จะเห็นได้ เพราะตำแหน่งของกาแล็กซีซึ่งจะทำหน้าที่เป็นเลนส์ และตำแหน่งของเป้าหมาย เช่น ควอซาร์ หรือกาแล็กซีอื่นจะจัดตัวอย่างเหมาะเจาะกับโลก จนกระทั่งคนบนโลกจะสามารถเห็นวงแหวนไอน์สไตน์ หรือผลของเลนส์ความโน้มถ่วงนั้น คงเป็นไปได้ยากมาก

ในระหว่างที่ไอน์สไตน์ยังมีชีวิตอยู่ นักดาราศาสตร์โลกก็เริ่มเห็นปรากฎการณ์ผลจากเลนส์ความโน้มถ่วงกันบ้างแล้ว แต่ก็ไม่ชัดเจนนัก จนกระทั่งหลังจากที่ไอน์สไตน์ถึงแก่กรรมไปแล้วเมื่อปี ค.ศ.1955 และต่อมาตั้งแต่หลังปี ค.ศ.1979 จึงมีการค้นพบปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงอย่างชัดเจน และก็เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งมาถึงปัจจุบัน

ตัวอย่างของผลจากเลนส์ความโน้มถ่วงแรกๆ ที่ชัดเจนและถูกค้นพบโดยกล้องโทรทรรศน์บนพื้นผิวโลกเองเมื่อปี ค.ศ.1985 คือภาพของควอซาร์ปรากฎคล้ายเป็นไม้กางเขนหรือกากบาทรอบกาแล็กซีหนึ่ง ซึ่งดูเหมือนจะมีหลุมดำขนาดยักษ์อยู่ตรงกลางกาแล็กซี เรียกกันเป็น Einstein cross หรือ กากบาทไอน์สไตน์

มาถึงปัจจุบัน มีการค้นพบวงแหวนไอน์สไตน์หรือผลจากเลนส์ความโน้มถ่วงหลายแห่ง โดยที่ส่วนใหญ่จะค้นพบโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ

วงแหวนไอน์สไตน์หรือเลนส์ความโน้มถ่วง กำลังมีบทบาทเพิ่มขึ้น ช่วยนักดาราศาสตร์ในการศึกษาสภาพและความเคลื่อนไหวของจักรวาล และการค้นหาคำตอบสำหรับคำถามว่า จักรวาลจะพบกับวาระสุดท้ายอย่างไร