Lentes
Gravitacionais
João Luiz Kohl Moreira
Observatório Nacional - MCT
Lentes
Simulação de Lente Gravitacional de uma
Galáxia
Caminho da Luz na
Física Clássica
A luz sempre caminha em linha
reta!
Deflexão da Luz pelo Sol
(Johann Soldner, 1804)
Ole Rømer (1676)
Atraso na ocultação de Io por Júpiter
c=2 AU/22 min
Física Clássica
•
Modernamente essa experiência não
seria possível (Mfoton=0)
Relatividade Restrita
Relatividade Restrita
Relatividade Restrita
Annalen der Physik, 1905
Teoria da Relatividade Geral
(T.R.G.) 1915
•
A Revolução de Einstein
Efeitos Imediatos dessa revolução
O Que Einstein
mudou?
a=g
v=0
g
Um Novo Paradigma
•
Campo passa a ser descrito como uma
métrica
•
Fim da “força” como conceito
fundamental
Os movimentos passam a ser descritos
como trajetórias geodésicas (“retas” no
espaço-tempo curvo)
Caminho da Luz na T.R.G.
g
arco de
parábola
T.R.G. (Einstein) 1915
Relativístico
“Clássico”
Eclipse Total do Sol
A. Einstein, em 1913, escreve para
George Hale, diretor do Observatório
do Monte Wilson (E.U.A.) e descreve a
deflexão de Soldner prevendo um
desvio de 0”.84.
Wambsganss 1998
Expedição à Península da Criméia,
Rússia (1914)
•
1a. Guerra Mundial (iniciou-se em
Agosto, sendo que o eclipse foi em
21/08)
•
Astrônomos foram capturados pelas
tropas russas sob suspeita de
espionagem
•
Todos os instrumentos apreendidos
Soltos depois de um mês... após o eclipse!
Eclipse Total do Sol
1919
Arthur
Eddington
Royal Greenwich Observatory
Sobral (BR) /
Principe (AF)
Ilha de Principe - 29/05/1919
(Dir. Eddington)
•
29/05/1919: Amanheceu
com chuvas, relâmpagos e
trovoadas
•
Tempo melhorou com o
passar do tempo
Duas poses no final do
eclipse através das nuvens
Sobral (Dir.
Crommelin)
Fonte:
Consequências
•
O desvio da posição das estrelas
próximas ao sol tem sido observado em
outros eclipses recentes
O Efeito da deflexão gravitacional da
luz é um fato e hoje é uma das
evidências experimentais da Teoria da
Relatividade Geral
Imagens Múltiplas
Orest Chwolson (1924).
Possibilidade de
imagens múltiplas.
Einstein, 1912
(não publicado)
Renn, Sauer, & Stachel 1997
Science (1936), 84,
2188
“It is of little value, but it makes the poor guy happy.”
Anel de Einstein
Convenção:
Lei dos senos:
Densidade média:
Há uma densidade mínima que satisfaz a
geometria acima:
Lei aprox. dos senos:
Triângulo ODX:
Duplicidade / Aumento
Do Cálculo Vetorial
Diferencial:
Resultado de uma
integraçao:
Propriedades
“Olhando”
Ângulo de Einstein em função da separação angular
entre a fonte e o defletor.
Luminosidade resultante em função da separação
angular entre a fonte e o defletor.
Por que, para Einstein,
importância menor?
Sol:
Estrela:
(Rigil
Cen)
Galáxias e
Aglomerados
In 1979, Walsh, Carswell, &
Weymann (Nature, 279, 281):
“Double Quasar”
17mag 5”.7 Z=1.405
Abell 2218
L.G.: Efeito
Banco de Lentes
Gravitacionais
•
CASTLES Survey
http://cfa-www.harvard.edu/castles/
Lentes Óticas
Equivalentes
http://vela.astro.ulg.ac.be/themes/extragal/gravlens/bibdat/engl/DE/didac3.ht
ml
Micro Lentes
http://bulge.princeton.edu/~ogle/
A que distância esses astros
viram lentes?
Astro
M[g]
R[cm]
πDens
DOD[AU]
ΘE[“]
Sol
2x1033
7x1010
4x1011
530
1.7
Terra
6x1027
6x108
1.5x1010
15000
0.0005
Júpiter
2x1030
7x109
4x1010
5300
0.017
Netuno
1x1029
2.4x109
1.7x1010
12500
0.0025
Utilidade
•
Consagração da T.R.G. de Einstein
•
Determinação de massas do(s)
defletor(es)
Instrumento de determinação e
calibração da matéria escura
Projetos L.G. no O.N.
•
L.V.L.G.: Laboratório Virtual de Lentes
Gravitacionais
If at first the idea is not absurd, then there
is no hope for it.
Albert Einstein