Wat is een gravitatielens?

De zwaartekrachtlens is een astronomisch fenomeen dat wordt waargenomen wanneer een massief object, zoals een cluster van sterrenstelsels of een zwart gat, licht buigt van een zeer verre lichtbron, zoals een quasar (jonge en heldere melkweg). Dit gebeurt vanwege de zwaartekracht kromtrekken van ruimte-tijd voor het eerst beschreven door Albert Einstein in zijn algemene relativiteitstheorie. Het wordt een gravitatielens genoemd naar analogie met een conventionele lens. Beide kunnen licht buigen, maar in dit geval is het mechanisme heel anders - in plaats van licht te buigen met behulp van gebogen materie, in dit geval wordt de ruimte-tijd zelf gebogen.

Zwaartekrachtlenzen kunnen ervoor zorgen dat quasars op afstand verschijnen op locaties waar ze niet echt bestaan. Omdat het licht gebogen is in de zwaartekrachtput van een massief object, wijkt de schijnbare locatie af van de werkelijke locatie. Zwaartekrachtlenzen kunnen er ook voor zorgen dat meerdere afbeeldingen van een quasar in de lucht verschijnen - licht wordt in beide richtingen om het massieve object gebogen, waardoor het meervoudige beeld ontstaat. De "Twin Quasar" Q0597 + 561, ook bekend als Old Faithful, is het eerste bevestigde object dat twee keer in de lucht verscheen vanwege het zwaartekrachtlenseffect. Elk van de afbeeldingen van de quasar is in de lucht gescheiden door 6 graden. Hoewel Fritz Zwicky veronderstelde dat sterrenstelsels in 1937 als zwaartekrachtlenzen konden fungeren, werd het effect pas in 1979 bevestigd door observatie.

Er zijn drie soorten zwaartekrachtlenzen. Er is een sterke lens, waar gemakkelijk zichtbare vervormingen zichtbaar zijn, zoals Einstein-ringen, meerdere afbeeldingen of bogen. Dit zijn de zeldzaamste zwaartekrachtlens. Dan is er zwakke lensing, die alleen kan worden ontdekt door uitgebreide statistische analyse van ster- en melkwegvelden. Deze vorm van lensing onthult zichzelf als een lichte rek naar het midden van de lens. De laatste is microlensing, wat vrij zeldzaam is, maar zich het meest nuttig heeft bewezen voor astronomisch onderzoek. Microlensing manifesteert zich als kleine veranderingen in de helderheid van nabije (binnen ons melkwegstelsel) objecten veroorzaakt door sterlenzen. Het onderscheiden van echte microlensing van sterlichtsterkteveranderingen om andere redenen (variabele sterren, novae, etc.) kan een uitdaging zijn.