Slajd 1

Mikrosoczewkowanie grawitacyjne

Dr Tomasz MrozekInstytut AstronomicznyUniwersytet Wrocawski

Oglna teoria wzgldnoci

OTW zostaa ogoszona w 1915.

Podstawowa idea wzgldnoci:

nie moemy mwi o takich wielkociach jak prdko i przyspieszenie bez zdefiniowania ukadu odniesienia

podstawowe zaoenie:sformuowa prawa fizyczne i opis ruchu tak aby miay identyczn posta matematyczn bez wzgldu na uywany do opisu ukad odniesienia

Oglna teoria wzgldnoci

Podstawowy wniosek:

sia grawitacji wynika z lokalnej geometrii czasoprzestrzeni (kada masa jest rdem zakrzywienia otaczajcej j czasoprzestrzeni)

OTW - wnioskiRuch peryhelium ciaa obiegajcego du mas

Wynik potwierdzony przez obserwacje Merkurego i pulsarw w ukadach podwjnych

OTW - wnioski

OTW - wnioski

Istnienie czarnych dziur

Czarne dziury pojawiaj si tam gdzie koczy si OTW (osobliwo)

W latach 90-tych potwierdzone bez wtpliwoci w centrach galaktyk

OTW - wnioskispowolnienie zegarw w poruszajcych si ukadach

istnienie fal grawitacyjnych (niepotwierdzone bezporednio)

zakrzywienie promieni wietlnych przy przechodzeniu w pobliu duej masy (pierwszy wniosek OTW, ktry zosta potwierdzony przez obserwacje)

Soczewkowanie grawitacyjnemasa powoduje takie ugicie przestrzeni, e promienie od rda punktowego poruszaj si tak jak w soczewce

Jeli soczewka i rdo znajduj si w jednej linii to widzimy promie Einsteina. W przeciwnym przypadku obserwujemyobrazy wielokrotne

Soczewkowanie grawitacyjne

Soczewkowanie grawitacyjne

prof. Bohdan Paczyski

ur. 8 lutego 1940 w Wilniezm. 19 kwietnia 2007 w Princeton

1959-1962 na Uniwersytecie Warszawskim1964 doktorat z astronomii1962-1082 pracowa w Instytucie Astronomii (od 1975 CAMK)1974 habilitacja 1979 profesor 1982-1989 profesor na wydziale astrofizyki w Uniwersytecie Princeton1989-2007 prowadzi katedr im. Lymana Spitzera Jr. w Princeton

prof. Bohdan PaczyskiGwne kierunki bada:

ewolucja ukadw podwjnych byski gamma teoria dyskw akrecyjnych mikrosoczewkowanie grawitacyjne

autor okoo 300 prac (w tym 150 jako samodzielny autor)

Mikrosoczewkowanie grawitacyjne

Paczyski, B., Gravitational Microlensing at Large Optical Depth, 1986, Ap. J., 301, 503

model zjawiska mikrosoczewkowania charakterystyczny ksztat pojanienia oszacowanie prawdopodobiestwa zajcia zjawiska problem ciemnej materii

Geometria zjawiska

O obserwator L soczewka S rdo S1,S2 obrazy

parametr zderzenia kt zaamania promienia Odlegoci:DS rdo-obserwatorDLS soczewka-rdoDL soczewka-obserwator

Geometria zjawiska

Kt zaamania promienia wietlnego pod wpywem punktowej masy ML:

Dla maych ktw (tg) otrzymujemy:

Geometria zjawiska

Wprowadzajc zredukowany kt zaamania () :

otrzymujemy rwnanie soczewki:

pozwalajce uzyska pooenia obrazw rda

Geometria zjawiska

Promie ktowy promienia Einsteina:

Wstawiajc do wyraenia na kt zredukowany:

Geometria zjawiska

Wtedy rwnanie soczewki:

Ma dwa rozwizania:

Geometria zjawiska

Wzmocnienie jest stosunkiemrozmiarw ktowych obrazu i rda:

Wspczesne teleskopy nie pozwalaj obserwowa dwchrozdzielonych obrazw. Widoczne jest jedynie sumaryczne wzmocnienie:

Geometria zjawiska

gdzie:

jest odlegoci ktow midzy rdem a soczewk w jednostkach ktowego promienia Einsteina

Wzmocnienie jasnoci

Gdybymy mieli doskonay teleskop

Nie mamy. Wszystko co moemy obserwowa to wzrost jasnoci zwizany z tym, e mikrosoczewkowaniezachowuje jasno powierzchniow ale powiela obraz gwiazdy

Wzmocnienie jasnoci

Wzmocnienie jest funkcj odlegoci ktowej midzy soczewk a rdem:

krzywa Paczyskiego

Pierwsze obserwacjeOd pocztku lat 90-tych rozpoczy dziaanie trzy projekty:

EROS (fr. Experience de Recherche d'Objects Sombres)MACHO (ang. Massive Compact Hallo Objects)OGLE (ang. The Optical and Gravitational Lensing Experiment)

Pierwsze obserwacje

Obserwacje prowadzone w kilkudziesiciu polach obejmujcych obszary bardzo bogate w gwiazdy

Jednoczenie monitoruje si do 200 000 000 gwiazd

Oboki Magellana, Centrum Galaktyki pozwalaj odkrywa soczewki nalece do naszej Galaktyki

Pierwsze obserwacjeJasno przed i po zjawisku [mag]19.3 0 .2Data maksymalnego wzmocnienia1 II 1992Czas trwania zjawiska [dni] 27 2Maksymalne wzmocnienie mag (filtr niebieski)1.0 0.1Maksymalne wzmocnienie mag (filtr czerwony)1.0 0.1

Pierwsze obserwacjeJasno przed i po zjawisku [mag]19.6Czas trwania zjawiska [dni]33.9 0.26Wzmocnienie A (mag = 2.5logA)6.86 0.11.

Pierwsze obserwacjeJasno przed i po zjawisku[mag]18.82Data maksymalnego wzmocnienia15 VI 1993Czas trwania zjawiska [dni]23.8 0.9Wzmocnienie A (mag = 2.5logA)2.4 0.1

Po 15-tu latachZa mao pojanie aby tumaczyy istnienie ciemnej materii

Odkrycie ogromnej liczby nowych gwiazd zmiennych

Odkrycie kilku tranzytw duych planet

Jest to jedyna istniejca obecnie metoda, ktra pozwala na odkrywanie planet o masach porwnywalnych z mas Ziemi

Krzywe kaustyczne

Kaustyka - hiperpowierzchnia bdca obwiedni wizki promieni wietlnych rozchodzcych si z ustalonego, punktowego rda wiata, odbitych od innej hiperpowierzchni (kaustyka refleksyjna) lub zaamanych przez pewien ukad optyczny (diakaustyka)

Soczewki podwjne

kaustykatrajektoria rda

Ukady wielokrotne

Pozwalaj okreli rozkad masy w soczewkach np. w galaktyce

Planety typu ziemskiego

Limity obserwacyjne i znane planety:

Prdkoci radialne (160)Tranzyty (9)Mikrosoczewkowanie (3)

M,V,E,J,S,U,N, (P) Ukad Soneczny

Planety typu ziemskiego

Planety typu ziemskiego

Planety typu ziemskiego

Planety typu ziemskiego

Planety typu ziemskiego

Planety typu ziemskiego0.22+0.21-0.11 MSun2.6+1.5-0.6 AU5.5+5.5-2.7 MEarth

KONIEC