FREE SHIPPING. 24/7 CUSTOMER SERVICE. ALL THRONES SHIP WITHIN 7 DAYS.

Gravitational Lensing and Geometric Lensing

 

Voici le début de la légende sur ce site: "Cette image du télescope spatial Hubble montre plusieurs objets bleus en forme de boucles qui sont en réalité des images multiples de la même galaxie. Ils ont été dupliqués par la lentille gravitationnelle de la grappe de et les galaxies spirales - appelées 0024 + 1654 - près du centre de la photographie.L'objectif gravitationnel est produit par le formidable champ gravitationnel de la grappe qui plie la lumière pour magnifier, éclaircir et déformer l'image d'un objet plus éloigné. les copies sont réalisées en fonction de l'alignement entre le groupe de premier plan et la galaxie plus éloignée, située derrière le groupe. " (Image et texte reproduits avec l'autorisation de AURA / STScI.)



La flexion des rayons lumineux peut sembler curieuse et même paradoxale aux personnes habituées à penser que les rayons lumineux se déplacent en lignes droites. Mais ce qui se passe réellement est encore plus étrange: un objet massif déforme la géométrie proche de l’espace, de sorte qu’au lieu d’être plat, il se courbe. Les rayons lumineux vont toujours aussi droit que possible, mais dans une région courbe de l’espace, le plus droit possible consiste à se plier. Nous avons un exemple ici même à la surface de la Terre, où lles parcours les plus droits les plus droites possibles d'un point à un autre sont situées dans de grands cercles.


Outre la surface de la Terre, il existe d'autres espaces familiers qui présentent une courbure intrinsèque: les cônes. Un cône a une singularité de courbure à son sommet; en fait, cette caractéristique en fait une première étape appropriée dans la création d'un analogue géométrique simple de la distorsion de l'espace provoquée par un petit objet massif. La ponctualité du cône est l'analogue de la masse. La géométrie du cône et sa généralisation en cônes tridimensionnels manifestent des effets de lentille géométriques qui peuvent être élaborés à la main et qui donnent une première approximation raisonnable de ceux produits par la gravité. Ces images doivent être comparées à celles des anneaux d’Einstein tirés du lentillage gravitationnel (de Peter Newbury de l’Université de la Colombie-Britannique), produits par traçage de rayons: suivant les trajets de lumière dans la métrique donnée par la solution des équations d’Einstein au voisinage de une masse sphérique symétrique.


CÔNES BIDIMENSIONNELS. Un cornet de crème glacée ou, mieux encore, un gobelet en papier conique est utile pour avoir une idée de ce que peut être la courbure intrinsèque de l'espace. Imaginez des créatures à deux dimensions vivant dans un univers à deux dimensions comprenant la surface du gobelet en papier. Imaginez que le cơne soit très grand et
que le sommet du cơne se trouve très loin. Ils pourraient alors avoir l’impression de vivre dans un monde plat. Si le cône est fendu le long d'une ligne passant par la pointe du cône, ce qui reste ressemble à une tarte moins une tranche et peut être aplati parfaitement sans pli ou froissure. Les habitants ne remarqueraient aucun changement. Les rayons lumineux voyageant dans cet univers à deux dimensions (en évitant le point du cône, bien sûr) ne peuvent pas non plus dire qu'ils ne voyagent pas dans un plan plat. Ainsi, nous pouvons tracer l'un de leurs chemins sur le cône en coupant, en aplatissant, en traçant une partie d'une ligne droite et en remontant le cône. Plusieurs tranches peuvent être nécessaires pour terminer un chemin. (Une autre méthode consiste à poser une bande de ruban adhésif sur la surface. La bande, si elle est posée à plat, doit suivre le même chemin que prendrait un rayon lumineux.)




Le trajet d'un rayon de lumière sur le cône.


 


Supposons que, dans notre univers bidimensionnel à cônes en papier, la ligne de vue d'un observateur à un objet distant passe à proximité de la singularité du cône. Le fait de couper le cône le long d’une ligne allant de la pointe du cône à l’objet en question montre que celui-ci est visible à chaque bord de la tarte moins une tranche. Les rayons lumineux apparaissent à l'observateur comme émanant de deux objets, un de chaque côté de la singularité. Ce dédoublement est la forme bidimensionnelle de lentille géométrique.

Les rayons lumineux des deux moitiés apparaissent à l'observateur comme émanant de deux objets.

 

L'image consiste en deux régions dans le champ visuel unidimensionnel de l'observateur.

Si l'observateur se déplace de manière à détruire l'alignement de l'observateur, la singularité et l'objet, l'une des images disparaît finalement et le phénomène s'évapore.
CÔNES TRIDIMENSIONNELS. Il est plus difficile de penser à un cône tridimensionnel car on ne peut le voir «de l’extérieur» que dans un espace à quatre dimensions (tout comme le cône à deux dimensions ne peut être vu «de l’extérieur» qu’en trois dimensions). La quatrième dimension est une aide au maintien de l'analogie avec les phénomènes de surface. En termes de notre univers à 3 dimensions, il n'a pas nécessairement de réalité physique!



Tout comme le cône de papier a pour base un cercle, le cône tridimensionnel le plus simple a pour base une surface sphérique à 2 dimensions. Nous considérerons un cône «droit» dans lequel chaque point de la surface est à la même distance du cône.



Cette figure représente la pièce du cône correspondant à un triangle sur la surface sphérique. Le cône entier ne peut pas être dessiné de cette façon.

Supposons un

 

http://www.ams.org/publicoutreach/feature-column/fcarc-grav_lens