중력렌즈
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
중력렌즈는 일반 상대성 이론에 따라 질량이 시공간을 휘게 만들고 빛이 이 휘어진 시공간을 따라 이동하면서 경로가 휘어지는 현상을 말한다. 마치 렌즈를 통과하는 빛처럼 굴절되는 현상으로, 렌즈 역할을 하는 천체의 질량, 관측자와 광원의 상대적 위치에 따라 다양한 형태로 나타난다. 중력 렌즈 효과는 아인슈타인 링, 호, 여러 이미지의 형성과 같이 왜곡이 쉽게 보이는 강력 렌즈, 배경 광원의 왜곡이 작아 통계적 분석을 통해 감지하는 약한 렌즈, 빛의 밝기 변화를 통해 감지하는 마이크로렌즈로 분류된다. 중력렌즈 현상은 먼 천체를 관측하거나 암흑 물질의 질량 측정, 외계 행성 탐색, 우주론 연구 등에 활용된다.
더 읽어볼만한 페이지
- 중력의 영향 - 조산 운동
조산 운동은 지각 변동으로 산맥이 형성되는 과정을 의미하며, 판 구조론에 기반하여 섭입, 대륙 충돌 등의 요인으로 발생하고, 윌슨 순환을 통해 해양 분지의 열림과 닫힘, 산맥 형성, 침식 과정을 거쳐 전 세계 지질 구조 형성에 영향을 미친다. - 중력의 영향 - 조석력
조석력은 물체가 다른 물체의 중력에 의해 받는 힘으로, 천체의 크기와 거리에 따라 달라지며, 물체를 찌그러뜨리거나 파괴하고, 조석 고정, 조석 가열, 지진 활동 유발 등 다양한 효과를 발생시킨다. - 중력렌즈 - 우주 마이크로파 배경
우주 마이크로파 배경(CMB)은 빅뱅 이후 남은 잔광으로 여겨지는 2.725 K의 극저온 흑체 복사이며, 미세한 온도 비등방성을 통해 초기 우주 구조 형성, 우주 팽창, 우주론 모델 검증에 결정적인 증거를 제공하고, 특히 편광 측정은 우주 급팽창 이론과 원시 중력파 존재 확인에 기여할 것으로 기대된다. - 중력렌즈 - 아인슈타인 십자가
아인슈타인 십자가는 페가수스자리에 위치한 퀘이사가 렌즈 은하의 중력 렌즈 효과로 인해 4개의 상으로 보이는 현상이다. - 중력 - 중력 가속도
중력 가속도는 물체가 중력에 의해 가속되는 정도를 나타내는 값으로, 자유 낙하하는 물체의 가속도와 같으며, 지구의 경우 자전에 의한 원심력으로 인해 적도에서 가장 작고 극에서 가장 크게 나타난다. - 중력 - 만유인력의 법칙
만유인력의 법칙은 모든 질량을 가진 물체들이 서로를 끌어당기는 힘에 대한 법칙으로, 뉴턴은 질량에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다는 것을 제시했으며, 케플러의 행성 운동 법칙을 설명하고 뉴턴 역학의 기초가 되었으나, 일반 상대성 이론이 등장하면서 저중력 한계로 여겨진다.
| 중력렌즈 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 정의 | 중력 렌즈는 광원과 관찰자 사이에 위치한 질량 분포(예: 은하단)로 인해 광원이 배경에 있는 경우 발생하는 현상이다. 질량 분포는 빛을 구부리고 광원을 확대하여 렌즈 역할을 한다. |
| 설명 | 중력 렌즈 효과는 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 예측 중 하나로, 질량이 큰 물체는 시공간을 휘게 만들어 빛의 경로를 휘어지게 한다는 개념에 기반한다. 이 효과는 우주론 및 천체물리학에서 중요한 도구로 사용되며, 멀리 떨어진 천체를 연구하고 우주의 질량 분포를 측정하는 데 활용된다. |
| 역사 | |
| 초기 아이디어 | 중력 렌즈에 대한 아이디어는 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 비롯되었다. 아인슈타인은 1912년에 빛이 중력장에 의해 휘어질 수 있다고 예측했지만, 이 효과를 관측하는 것이 매우 어려울 것이라고 생각했다. |
| 이론적 발전 | 1924년 러시아 물리학자 오레스트 흐볼손은 광원, 렌즈 역할을 하는 질량체, 관찰자가 정확히 일직선상에 놓이면 고리 형태의 이미지가 형성될 것이라고 제안했다. |
| 첫 관측 | 1937년 프리츠 츠비키는 은하가 중력 렌즈 역할을 할 수 있다고 제안했다. 최초의 중력 렌즈는 1979년에 데니스 월시와 밥 카스웰에 의해 발견되었는데, 이는 멀리 떨어진 퀘이사 QSO 0957+561의 다중 이미지였다. |
| 유형 | |
| 강한 중력 렌즈 | 강한 중력 렌즈는 배경 광원의 뚜렷한 왜곡을 생성한다. 이는 아인슈타인 고리, 다중 이미지, 호(arcs) 형태로 나타날 수 있다. 강한 렌즈는 일반적으로 은하단이나 거대한 은하에 의해 발생한다. |
| 약한 중력 렌즈 | 약한 중력 렌즈는 배경 은하의 미세한 모양 변화를 일으킨다. 이 효과는 통계적으로 분석되어 렌즈 역할을 하는 질량 분포를 매핑하는 데 사용된다. 약한 렌즈는 우주의 대규모 구조를 연구하는 데 중요한 도구이다. |
| 미세 중력 렌즈 | 미세 중력 렌즈는 배경 별의 밝기가 일시적으로 증가하는 현상이다. 이는 렌즈 역할을 하는 천체(예: 별, 행성, 블랙홀)가 광원 앞을 지나갈 때 발생한다. 미세 중력 렌즈는 암흑 물질을 탐색하고 외계 행성을 찾는 데 사용될 수 있다. |
| 응용 | |
| 우주론 | 중력 렌즈는 우주의 팽창률(허블 상수)을 측정하고, 암흑 물질과 암흑 에너지의 분포를 연구하는 데 사용된다. |
| 천체물리학 | 중력 렌즈는 멀리 떨어진 은하와 퀘이사를 확대하여 관측할 수 있게 해준다. 이를 통해 초기 우주의 천체를 연구하고 은하의 진화를 이해하는 데 도움이 된다. |
| 외계 행성 탐색 | 미세 중력 렌즈는 외계 행성을 탐색하는 데 사용될 수 있다. 렌즈 역할을 하는 별 앞을 행성이 지나갈 때 발생하는 미세한 밝기 변화를 감지하여 행성의 존재를 확인할 수 있다. |
| 관련 시스템 | |
| 강한 렌즈 시스템 | 아벨 1689 아벨 2218 CL0024+17 탄환 성단 QSO2237+0305 SDSSJ0946+1006 B1359+154 QSO 0957+561 |
| 탐사 | |
| 강한 렌즈 | CLASS |
| 미세 렌즈 | OGLE |
| 약한 렌즈 | DLS |
2. 원리
일반 상대성 이론에 따르면, 질량은 중력장을 만들어 시공간을 휘게 하고, 그 결과 빛의 경로가 휘어진다.[73] 이는 마치 빛이 렌즈를 통과하면서 굴절되는 것과 유사하여 "중력 렌즈"라는 이름이 붙었다. 이 이론은 1919년 아서 에딩턴이 일식 현상 동안 태양에 가까이 지나가는 별빛이 약간 휘는 것을 관찰함으로써 확증되었다.[73]
중력 렌즈 효과는 렌즈 효과의 강도와 관측되는 현상에 따라 세 가지로 분류된다.[74]
거대 천체 주변에서는 주변으로부터 오는 빛이 천체 쪽으로 휘어진다. 광속은 항상 일정하므로, 중력 렌즈 효과에서 빛의 속력은 바뀌지 않고 방향만 바뀐다. 이때 굴절각은 다음과 같다.
:
여기서 ''M''은 질량, ''r''은 영향을 받은 광원으로부터의 거리, ''G''는 만유인력 상수, ''c''는 진공에서의 광속이다.
광학 렌즈와 달리, 점과 같은 중력 렌즈는 중심에 가장 가깝게 통과하는 빛에 최대 편향을, 중심에서 가장 멀리 이동하는 빛에 최소 편향을 생성한다. 결과적으로 중력 렌즈는 단일 초점이 아닌 초점선을 갖는다.[10] 빛을 내는 광원, 렌즈 효과를 내는 거대한 천체, 그리고 관찰자가 직선상에 있다면, 광원은 거대한 천체의 주위에 링으로 나타나게 될 것이다. 만약 직선상에 있지 않고 어긋나 있다면 활처럼 휜 모양을 볼 수 있을 것이다. 이러한 현상은 1924년에 상트페테르부르크의 물리학자 오레스트 흐볼손에 의해 처음 언급되었고,[11] 1936년에 알베르트 아인슈타인에 의해 정량화되었다. 일반적으로 중력 렌즈의 질량 분포가 복잡하고, 시공의 왜곡이 구형이 아니기 때문에, 광원은 렌즈 주위에 드문드문 흩뿌려져 있는 원호의 모양을 하게 되며, 관측자는 같은 광원이 중력 렌즈에 의해 왜곡되어 다수의 상으로 나타나는 현상을 관찰하게 된다.
3. 종류
광학 렌즈와 달리, 점과 같은 중력 렌즈는 중심에 가장 가깝게 통과하는 빛에 최대 편향을, 중심에서 가장 멀리 이동하는 빛에 최소 편향을 생성한다. 결과적으로 중력 렌즈는 단일 초점이 아닌 초점선을 갖는다.[10] 광원, 렌즈 물체, 관찰자가 일직선상에 있으면, 렌즈가 원형 대칭일 경우 원래 광원은 렌즈 물체 주위에 고리 모양으로 나타난다. 정렬이 어긋나면 관찰자는 호 세그먼트를 보게 된다.
이 현상은 1924년 상트페테르부르크 물리학자 오레스트 흐볼손에 의해 처음 언급되었고,[11] 1936년 알베르트 아인슈타인에 의해 정량화되었다. 렌즈 질량이 은하군이나 은하단처럼 복잡한 경우, 관찰자는 동일 광원의 여러 왜곡된 이미지를 볼 수 있다.
중력 렌즈는 가시광선뿐만 아니라 모든 종류의 전자기파에 동일하게 작용하며, 중력파와 같은 비전자기파에도 작용한다.
3. 1. 강한 중력 렌즈 (Strong lensing)
은하단이나 블랙홀 같은 거대한 물체에 의한 강한 중력은 시공간을 휘게 하여 빛의 경로를 휘게 만든다. 이로 인해 발생하는 강한 중력 렌즈 효과는 아인슈타인 링, 호(arc), 다중 상과 같이 눈에 띄는 왜곡을 만들어 낸다.[12][13]
광학 렌즈와 달리, 중력 렌즈는 중심에 가장 가깝게 통과하는 빛을 가장 크게 편향시키고, 중심에서 멀리 떨어진 빛은 가장 적게 편향시킨다. 따라서 중력 렌즈는 단일 초점이 아닌 초점선을 가진다.[10] 렌즈 효과가 강하게 나타나면, 광원은 렌즈 역할을 하는 천체 주위에 고리 모양 (아인슈타인 링)이나 호(arc) 모양으로 나타나거나, 여러 개의 상으로 보이게 된다.[11]
"강력" 렌즈로 간주됨에도 불구하고, 이 효과는 일반적으로 비교적 작다. 태양 질량보다 1,000억 배 이상 무거운 은하조차도 몇 각초만 떨어진 여러 이미지를 생성한다. 은하단은 몇 분의 각도로 분리될 수 있다. 두 경우 모두 은하와 광원은 우리 은하에서 수백 메가파섹 떨어진 매우 먼 거리에 있다.[12][13]
강한 렌즈 효과는 전파 및 X선 영역에서도 관찰되었다. 강력 렌즈가 여러 이미지를 생성하는 경우, 두 경로 사이에 상대적인 시간 지연이 발생하여, 한 이미지에서 렌즈 물체가 다른 이미지보다 먼저 관찰된다.
3. 2. 약한 중력 렌즈 (Weak lensing)
약한 중력 렌즈는 배경 광원의 왜곡이 매우 작아, 많은 수의 광원을 분석하여 겨우 몇 퍼센트의 일관성 있는 왜곡만을 감지할 수 있다.[13]
많은 수의 멀리 떨어진 은하의 형태와 특성을 측정하고, 그 측정값들의 평균을 내어 중력 렌즈 효과를 얻는다. 이 측정값으로부터 공간의 질량 분포, 특히 암흑 물질 분포를 재구성할 수 있다. 은하는 본질적으로 타원형이고, 약한 중력 렌즈 신호는 작으므로, 이 연구에는 아주 많은 수의 은하가 사용된다. 약한 중력 렌즈 효과 연구에서는 주요 광원에 의해 발생하는 통계적 오류를 조심해야 하며, 은하의 모양을 왜곡시키는 카메라의 점 퍼짐 현상과 대기층의 영향도 주의 깊게 이해해야 한다. 이러한 연구 결과를 통해 우주론의 매개변수들에 대한 연구가 가능하며, 특히 암흑 에너지에 대한 정보를 얻을 수 있고, 이를 통해 ΛCDM 모형을 검증하거나 발전시킬 수 있다.
2009년에는 약한 중력 렌즈 현상을 사용하여 질량-X선-광도 관계를 이전보다 더 오래되고 작은 구조로 확장하여, 먼 은하의 측정을 개선했다.[29]
3. 3. 미세 중력 렌즈 (Microlensing)
Microlensing영어이라고도 불리는 미세 중력 렌즈는 렌즈 효과가 매우 약하고 일시적이며, 광원의 겉보기 밝기 변화를 통해 렌즈 효과를 감지한다. 대부분의 경우 렌즈 효과를 일으키는 천체는 우리은하에 있는 주계열성이고, 배경의 광원은 우리 은하로부터 매우 멀리 떨어진 별이거나 퀘이사이다. 극단적인 경우, 먼 은하의 별이 마이크로렌즈 역할을 하여 훨씬 더 멀리 있는 다른 별을 확대할 수도 있다.
모양의 왜곡을 볼 수 없고, 배경 물체에서 수신된 빛의 양이 시간에 따라 변하는 특징이 있다.[12][13] 매우 작은 렌즈원 때문에 빛의 굴절이 아닌, 빛의 밝기 시간 변화에 의해 렌즈 현상으로 추정되는 현상이다. 은하 내의 암흑 헤일로를 형성하는 소천체가 지구에서 멀리 떨어진 천체와의 시선 방향을 가로지를 때 발생하는 예가 알려져 있다.
미세렌즈 효과는 매우 약한데, 예를 들어 태양 질량의 백만 배 이상의 은하는 수 초의 각거리만큼 떨어진 복합된 상을 만들고, 은하단은 수 분의 각거리만큼의 분리된 상을 만든다. 두 경우 모두 우리 은하와의 거리는 매우 멀어서 파섹 이상 떨어져 있다.
4. 역사
1919년 아서 에딩턴의 개기일식 관측은 일반 상대성 이론의 예측을 입증하고 중력 렌즈 현상의 가능성을 제시했다.[17][18][19] 1924년 오레스트 흐볼손은 중력 렌즈 효과에 관한 최초의 논문을 발표했다.[62][63][64] 1936년 알베르트 아인슈타인은 중력 렌즈에 의한 "아인슈타인 링" 현상을 예측했지만,[21] 당시 아인슈타인은 대상, 중력원, 관측자가 일직선상에 위치하는 현상은 발생할 가능성이 낮아 관측이 불가능할 것이라고 생각했다.
1979년 데니스 월시, 밥 카스웰, 레이 웨이먼은 최초의 중력 렌즈 현상(트윈 퀘이사)을 발견했다.[24] 이후 많은 사례가 발견되어, 2005년 현재 약 100개의 중력 렌즈에 의한 다중상 퀘이사계가 보고되었다. 1980년대 이후 중력 렌즈 현상 관측 기술 발전과 함께 다양한 중력 렌즈 천체들이 발견되었다. 2000년대 이후에는 중력 마이크로렌즈를 이용한 외계 행성 탐색이 활발하게 진행되고 있다.[28]
5. 활용
중력 렌즈는 다양한 천문학 연구에 활용된다.
- 배경 광원 연구: 중력 렌즈는 "중력 망원경" 역할을 하여 멀리 떨어진 미약한 천체를 확대하고 밝게 만들어 관측 가능성을 높인다. 이를 통해 초기 우주의 별과 은하, 퀘이사 등 고적색편이 천체 연구에 활용된다.
- 렌즈 천체 연구: 중력 렌즈 효과를 이용하면 렌즈 역할을 하는 천체의 질량과 질량 분포를 측정할 수 있다. 이 방법은 천체가 만드는 빛으로는 관측이 어려운 블랙홀과 같은 천체의 질량도 측정할 수 있으며, 빛에 의한 측정과는 독립적인 관찰이므로 두 측정을 비교하는 연구가 가능하다.
- 우주론 연구: 중력 렌즈 효과는 우주의 기하학적 구조와 팽창 속도를 측정하는 데 활용된다. 특히 전면에 있는 은하단에 의한 강한 중력 렌즈 효과와 약한 중력 렌즈 효과를 이용하면 암흑 물질의 양과 분포를 연구할 수 있다. 이를 통해 암흑 에너지와 허블 상수로 기술되는 우주의 팽창 효과를 더욱 정확하게 이해할 수 있다.
- 외계 행성 탐색: 중력 마이크로렌즈를 이용해 외계 행성을 탐사하는 팀으로는 PLAN, OGLE, MOA 등이 있다. 이 방법으로 태양계 밖에 있는 행성 세 개가 발견되었으며, 지구형 행성 발견도 기대되어 외계 생명체 탐색에도 기여할 수 있다.
과거에는 중력 렌즈가 우연히 발견되는 경우가 많았지만, 최근에는 체계적인 탐사가 이루어지고 있다. 예를 들어, 뉴멕시코의 거대 배열 전파 망원경(VLA)을 사용한 북반구의 중력 렌즈 탐사(전천 탐사 우주 렌즈, CLASS)는 22개의 새로운 렌즈 시스템을 발견했다. 남반구에서는 호주 소형 배열 망원경(ATCA)을 사용한 호주 망원경 20 GHz(AT20G) 탐사 데이터가 활용될 예정이다.
미국 항공 우주국(NASA)의 허블 우주 망원경은 가장 먼 중력 렌즈 은하인 J1000+0221을 발견하는 데 사용되었다.[30][31] 또한, 허블 우주 망원경과 켁 망원경의 영상 및 분광학을 조합하여 IRC 0218 렌즈가 발견되기도 했다.[32]
2013년에는 캐나다 맥길 대학교 연구진이 국립 과학 재단의 남극 망원경과 허셜 우주 관측소의 도움을 받아 중력 렌즈 효과로 형성된 B 모드를 발견했다.[33][34]
알베르트 아인슈타인은 1936년에 태양 가장자리를 스쳐 지나가는 빛이 태양으로부터 약 542 AU 지점에서 초점이 맞춰질 것이라고 예측했다.[37] 이 거리에 탐사선을 보내면 태양을 중력 렌즈로 사용하여 태양 반대편에 있는 멀리 떨어진 물체를 확대할 수 있다.[38] SETI 초기부터 이 거리에 탐사선을 보내는 방안이 제안되었으며, 다목적 탐사선 SETISAIL과 FOCAL이 제안되기도 했다.[39] 2020년, NASA 물리학자 슬라바 투리셰프는 태양 중력 렌즈 미션을 통한 외계 행성의 직접적인 다중 픽셀 영상화 및 분광법 아이디어를 제시했다.[42]
5. 1. 배경 광원 연구
중력 렌즈는 "중력 망원경" 역할을 하여 멀리 떨어진 미약한 천체를 확대하고 밝게 만들어 관측 가능성을 높인다. 이를 통해 초기 우주의 별과 은하, 퀘이사 등 고적색편이 천체 연구에 활용된다.[75] 예를 들어, 캘리포니아공과대학의 과학자들은 허블우주망원경의 이미지를 이용하여 은하단 아벨 2218에 의한 강한 중력렌즈 효과를 통해 더 멀리 있는 천체를 연구하였다. 미소렌즈 효과는 광원이 되는 별이 쌍성계일 경우 궤도의 움직임을 관측하는 등(xallarap|살라랍영어 효과) 광원이 되는 별의 추가적인 정보를 얻는 데 사용된다.5. 2. 렌즈 천체 연구
중력 렌즈 효과를 이용하면 렌즈 역할을 하는 천체의 질량과 질량 분포를 측정할 수 있다. 이 방법은 천체가 만드는 빛으로는 관측이 어려운 블랙홀과 같은 천체의 질량도 측정할 수 있으며, 빛에 의한 측정과는 독립적인 관찰이므로 두 측정을 비교하는 연구가 가능하다.중력 미소렌즈 효과를 이용하면 우리 은하 안에 있는 MACHO나 외계 행성과 같이 비교적 작은 천체에 대한 정보를 얻을 수 있다. 실제로 태양계 밖에 있는 세 개의 행성이 이 방법으로 발견되었으며, 지구형 행성의 발견도 기대된다. Microlensing Observations in Astrophysics(MOA) Probing Lensing Anomalies Network(PLANET) 등은 이러한 연구를 목적으로 한다.[28]
은하단에 의한 강한 중력 렌즈 효과와 약한 중력 렌즈 효과를 이용하면 암흑 물질의 양과 분포도 연구할 수 있다. 전면 렌즈 안에서의 질량 분포를 파악하면, 암흑 에너지와 허블 상수로 설명되는 우주의 팽창을 더 정확히 이해할 수 있다.
중력 렌즈를 이용한 관측 및 연구는 X선 관측을 통한 질량 측정과는 달리, 중력원의 질량을 직접 광학적으로 측정할 수 있다는 특징이 있다. 은하단에 의한 중력 렌즈 효과를 관측하여 은하단 자체의 질량을 측정하고, 이 결과와 X선 측정으로 추정된 질량을 비교하면 차이가 나타난다. 이는 은하단 주변에 분포하는 다크 매터의 질량이 영향을 주기 때문이며, 즉 중력 렌즈 효과는 다크 매터의 질량 측정에 사용할 수 있는 현상이다.
2003년 12월 18일, 도쿄 대학 등의 연구 그룹은 SDSS J1004+411에서 기존에 알려진 중력 렌즈보다 2배 이상 빛이 굴절되는 변화를 발견했다.
중력 마이크로렌즈를 이용한 태양계 외 행성 탐사는 PLAN, OGLE, MOA 등의 팀이 수행하고 있다.
2015년에는 초신성으로는 처음으로 SN Refsdal이 중력 렌즈에 의한 다중상으로 관측되었다. 중력 분포를 통해 앞으로 다른 위치에서 새로운 상이 관측될 것으로 예상되며, 성공한다면 초신성 폭발을 그 출현 전부터 관찰할 수 있게 된다.
5. 3. 우주론 연구
중력 렌즈 효과는 우주의 기하학적 구조와 팽창 속도를 측정하는 데 활용된다. 특히 전면에 있는 은하단에 의한 강한 중력 렌즈 효과와 약한 중력 렌즈 효과를 이용하면 암흑 물질의 양과 분포를 연구할 수 있다.[12][13] 이를 통해 암흑 에너지와 허블 상수로 기술되는 우주의 팽창 효과를 더욱 정확하게 이해할 수 있다.
약한 중력 렌즈 효과 연구에서는 주요한 광원에 의해 발생하는 통계적 오류, 카메라의 점 퍼짐 현상, 대기층의 영향 등을 주의 깊게 고려해야 한다.[12][13] 이러한 연구 결과를 통해 우주론의 매개변수, 특히 암흑 에너지에 대한 정보를 얻을 수 있으며, ΛCDM 모형을 검증하고 발전시킬 수 있다.
5. 4. 외계 행성 탐색
중력 마이크로렌즈를 이용해 외계 행성을 탐사하는 팀으로는 PLAN, OGLE, MOA 등이 있다.[1] 이 방법으로 태양계 밖에 있는 행성 세 개가 발견되었으며, 지구형 행성 발견도 기대되어 외계 생명체 탐색에도 기여할 수 있다.[1]6. 중력 렌즈 효과의 예시
은하단이나 블랙홀 같은 거대한 물체로부터 오는 중력은 시공간을 휘게 만들고 빛의 경로마저 휘게 만든다. 빛이 휘어져서 관찰자에게 도달하면 원래 광원의 모양은 원호의 모양으로 과장되고 왜곡되게 된다.[73]
빛의 경로는 중력렌즈의 중심에서 가장 많이 휘어지고, 먼 곳에서는 적게 휘어진다. 이는 광학 렌즈와는 반대된다. 그 결과 중력렌즈 효과에서는 초점이 존재하지 않는다. 빛을 내는 광원과, 렌즈 효과를 내는 거대한 천체, 그리고 관찰자가 직선상에 있다고 가정한다면, 광원은 거대한 천체의 주위에 링으로 나타나게 될 것이다. 또한, 직선상에 있지 않고 어긋나 있다면 활처럼 휜 모양을 볼 수 있을 것이다. 이러한 현상은 1924년에 러시아의 물리학자 오레스트 흐볼손(Orest Chwolson)에 의해 처음 언급되었고, 1936년에 아인슈타인에 의해 정량화되었으며, 종종 문헌에서 “아인슈타인 링”이라고 언급되었다. 일반적으로 중력 렌즈의 질량 분포가 복잡하고, 시공의 왜곡이 구형이 아니기 때문에, 광원은 렌즈 주위에 드문드문 흩뿌려져 있는 원호의 모양을 하게 되며, 관측자는 같은 광원이 중력 렌즈에 의해 왜곡되어 다수의 상으로 나타나는 현상을 관찰하게 된다. 관찰되는 광원의 모양과 수는, 중력 렌즈를 포함하여 관측 선상에 있는 모든 물체에 의한 중력장에 의해 결정된다.[73]
중력렌즈효과는 가시광선 뿐만 아니라, 모든 종류의 전자기파에 동등하게 작용한다. 약한 렌즈효과는 우주배경복사에서 연구되고 있다. 강한 렌즈효과는 전파와 X-ray에서 관측되었다.
- 트윈 퀘이사 - 1979년 발견. 사상 최초로 발견된 중력 렌즈 효과의 실례.
- 아인슈타인의 십자가 - 1984년 발견. 중앙의 은하에 의한 중력으로 퀘이사가 사중상으로 보이는 천체.
- SDSS J0946+1006 - 중앙 은하의 중력으로 2개의 은하가 이중 아인슈타인 링을 형성하고 있는 천체.
- MOA-2007-BLG-192Lb - 2008년 발견. 중력 마이크로 렌즈 효과에 의해 발견된 외계 행성.
- SDSS J1038+4849 - 2015년 발견. 중력 렌즈 효과가 만들어내는 아인슈타인 링이, 타원 은하 등의 절묘한 배치와 맞물려, 관측 지점에서 "체셔 고양이의 얼굴"처럼 보이는 은하단. ''참고.'' 체셔 고양이#은하단.
7. 관련 영화
- 인터스텔라(2014년)[76]
참조
[1]
뉴스
Einstein's Telescope - video (02:32)
https://www.nytimes.[...]
New York Times
2015-03-05
[2]
뉴스
Astronomers Observe Supernova and Find They're Watching Reruns
https://www.nytimes.[...]
New York Times
2015-03-05
[3]
서적
A First Course in General Relativity
https://books.google[...]
Cambridge University Press
[4]
서적
Relativity: Special, General, and Cosmological
https://books.google[...]
OUP Oxford
[5]
서적
General Relativity And Relativistic Astrophysics - Proceedings Of The 4th Canadian Conference
https://books.google[...]
World Scientific
[6]
서적
The Evolving Universe and the Origin of Life: The Search for Our Cosmic Roots
https://books.google[...]
Springer Science & Business Media
[7]
웹사이트
The Early History of Gravitational Lensing
http://www.nd.edu/~h[...]
2006-02-14
[8]
서적
General Relativity, Cosmology and Astrophysics: Perspectives 100 years after Einstein's stay in Prague
https://books.google[...]
Springer
[9]
간행물
Nova Geminorum 1912 and the Origin of the Idea of Gravitational Lensing
[10]
간행물
Gravitation and Light
1919-12-01
[11]
웹사이트
Gravity Lens – Part 2 (Great Moments in Science, ABS Science)
http://www.abc.net.a[...]
2001-11-05
[12]
서적
Gravitational Lenses
Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Press
1992
[13]
서적
The Galactic Supermassive Black Hole
Princeton University Press
2007
[14]
간행물
On the deflection of a light ray from its rectilinear motion, by the attraction of a celestial body at which it nearly passes by
1804
[15]
서적
Opticks: or, a treatise of the reflexions, refractions, inflexions and colours of light. Also two treatises of the species and magnitude of curvilinear figures.
Octavo
1998
[16]
간행물
The Confrontation between General Relativity and Experiment
2006
[17]
간행물
A determination of the deflection of light by the Sun's gravitational field, from observations made at the total eclipse of 29 May 1919
https://zenodo.org/r[...]
1920
[18]
간행물
'An Expedition to Heal the Wounds of War': The 1919 Eclipse and Eddington as Quaker Adventurer
2003
[19]
간행물
A Determination of the Deflection of Light by the Sun's Gravitational Field, from Observations Made at the Total Eclipse of May 29, 1919
https://zenodo.org/r[...]
1920-01-01
[20]
문서
Rosenthal-Schneider, Ilse: Reality and Scientific Truth. Detroit: Wayne State University Press, 1980. p 74. (See also Calaprice, Alice: The New Quotable Einstein. Princeton: Princeton University Press, 2005. p 227.)
[21]
웹사이트
A brief history of gravitational lensing
http://www.einstein-[...]
Max Planck Institute for Gravitational Physics
2016-06-29
[22]
간행물
Nebulae as Gravitational lenses
http://authors.libra[...]
[23]
서적
Gravitational Lensing: Strong, Weak and Micro
Springer Verlag Berlin Heidelberg New York Press
2006
[24]
간행물
0957 + 561 A, B: twin quasistellar objects or gravitational lens?
1979-05-31
[25]
서적
Introduction to Gravitational Lensing With Python Examples
https://doi.org/10.1[...]
Springer
2021
[26]
서적
Special Relativity and Classical Field Theory
https://www.penguin.[...]
Penguin Books
2018
[27]
웹사이트
Helping Hubble
https://www.spacetel[...]
2018-10-29
[28]
간행물
One or more bound planets per Milky Way star from microlensing observations
[29]
웹사이트
Cosmology: Weak gravitational lensing improves measurements of distant galaxies
https://www.scienced[...]
ScienceDaily
2010-01-21
[30]
웹사이트
Most Distant Gravitational Lens Discovered
http://www.sci-news.[...]
2013-10-21
[31]
간행물
Discovery of a Quadruple Lens in CANDELS with a Record Lens Redshift
2013
[32]
간행물
Discovery of a Strong Lensing Galaxy Embedded in a Cluster at z = 1.62
2014
[33]
간행물
Long-sought pattern of ancient light detected
https://www.scienced[...]
2013-10-22
[34]
간행물
Detection of B-Mode Polarization in the Cosmic Microwave Background with Data from the South Pole Telescope
2013-09-30
[35]
뉴스
NASA's Hubble and Spitzer Team up to Probe Faraway Galaxies
http://www.jpl.nasa.[...]
NASA
2014-01-07
[36]
웹사이트
"RELEASE 14-283 - NASA's Hubble Finds Extremely Distant Galaxy through Cosmic Magnifying Glass"
http://www.nasa.gov/[...]
2014-10-16
[37]
논문
Lens-Like Action of a Star by the Deviation of Light in the Gravitational Field
1936
[38]
논문
Gravitational lens of the sun: its potential for observations and communications over interstellar distances
[39]
간행물
"Mission to the Gravitational Focus of the Sun: A Critical Analysis,"
https://arxiv.org/ab[...]
ArXiv, Cornell University
2016-04-21
[40]
서적
Deep Space Flight and Communications: Exploiting the Sun as a Gravitational Lens
https://books.google[...]
Springer
2009
[41]
간행물
Mission to the Gravitational Focus of the Sun: A Critical Analysis
https://arxiv.org/ab[...]
AIAA Science and Technology Forum and Exposition 2017, Grapevine TX
2017-01-09
[42]
웹사이트
Direct Multipixel Imaging and Spectroscopy of an Exoplanet
http://www.nasa.gov/[...]
2020-04-06
[43]
웹사이트
Galaxy cluster MACS J2129-0741 and lensed galaxy MACS2129-1
https://www.spacetel[...]
2017-06-23
[44]
논문
A Method for Weak Lensing Observations
1995-08
[45]
논문
Detection of Weak Lensing by a Cluster of Galaxies at z = 0.83
1997-01-20
[46]
서적
Statistical Challenges in Modern Astronomy IV: Proceedings of a Conference Held at Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania, USA, 12–15 June 2006, Volume 371
https://books.google[...]
Astronomical Society of the Pacific
[47]
서적
A Pan-Chromatic View of Clusters of Galaxies and the Large-Scale Structure
https://books.google[...]
Springer Science & Business Media
[48]
서적
Gravitational Lensing: An Astrophysical Tool
https://books.google[...]
Springer
[49]
웹사이트
Hubble Captures a Dozen Sunburst Arc Doppelgangers
https://spacetelesco[...]
2019-11-11
[50]
웹사이트
Hubble sees the brightest quasar in the early Universe
https://www.spacetel[...]
2019-01-10
[51]
웹사이트
On the hunt for newborn stars
https://www.spacetel[...]
2018-10-15
[52]
웹사이트
Warped and distorted
https://www.spacetel[...]
2018-09-24
[53]
웹사이트
Stretched out image of distant galaxy
https://www.spacetel[...]
2018-01-16
[54]
웹사이트
Cosmic snake pregnant with stars
http://www.spacetele[...]
2017-11-20
[55]
웹사이트
Doubling the Number of Known Gravitational Lenses
https://noirlab.edu/[...]
2021-02-03
[56]
웹사이트
Hubble captures gallery of ultra-bright galaxies
https://www.spacetel[...]
2017-06-08
[57]
웹사이트
Detailed look at a gravitationally lensed supernova
https://www.spacetel[...]
2017-04-21
[58]
웹사이트
Hubble Sees A Smiling Lens
http://www.nasa.gov/[...]
2015-02-10
[59]
뉴스
Most distant gravitational lens helps weigh galaxies
http://www.spacetele[...]
2013-10-18
[60]
웹사이트
Hubble Determines Mass of Isolated Black Hole Roaming Our Milky Way Galaxy
https://hubblesite.o[...]
2022-06-16
[61]
뉴스
ALMA Rewrites History of Universe's Stellar Baby Boom
http://www.eso.org/p[...]
2013-03-13
[62]
문서
Chwolson, O., 1924. Regarding a possible form of double stars. Astronomische Nachrichten, 221, 329-330.
[63]
문서
A brief history of gravitational lenses
http://www.einstein-[...]
[64]
문서
Christina Turner: The Early History of Gravitational Lensing
http://www.nd.edu/~h[...]
[65]
문서
重力レンズとアマチュア
https://www.asj.or.j[...]
天文月報
2017-03
[66]
논문
目で視る相対論 7. 宇宙の幻
https://opac-ir.lib.[...]
日本天文学会
[67]
논문
Lens-like action of a star by the deviation of light in the gravitational field
http://www.sciencema[...]
1936-12-04
[68]
문서
Eclipses of the Stars - MANDL, EINSTEIN, AND THE EARLY HISTORY OF GRAVITATIONAL LENSING
http://www.mpiwg-ber[...]
Max Planck Institute for the History of Science
2000
[69]
문서
한국천문학회 편 천문학용어집 208쪽 좌단 26째줄
[70]
뉴스
아인슈타인의 꿈, 중력렌즈로 별 질량 측정 실현
https://news.naver.c[...]
YTN
2017-06-08
[71]
뉴스
우주 보는 ‘중력의 눈’ 위력 확인해... 중성자별 세밀하게 밝힌 것도 의의
http://dongascience.[...]
동아사이언스
2017-10-17
[72]
뉴스
(고든 정의 TECH+)본래 밝기의 30배로…역대 최고 배율 중력 렌즈 발견
https://news.naver.c[...]
서울신문
2018-02-24
[73]
웹사이트
Gravity Lens - Part 2 (Great Moments in Science, ABS Science)
http://www.abc.net.a[...]
[74]
서적
The Galactic Supermassive Black Hole
https://archive.org/[...]
Princeton University Press
[75]
웹인용
Stellar Atmospheres
http://www.phys.cant[...]
MOA collaboration
2010-04-24
[76]
뉴스
기대보단 아쉽지만, '놀란'이니까 다시 볼 수밖에 없는 영화
http://entertain.nav[...]
오마이뉴스
2018-01-26
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com