det er ofte lært at i et vakuum lys alltid reiser i rette linjer. Selv om dette er tilfelle for mange situasjoner på Jorden, når vi ser Ut I Universet, er situasjonen mer kompleks. Einsteins Generelle Relativitet beskriver tyngdekraften som krumning eller vridning i stoffet av romtid. Massive objekter skaper derfor deres gravitasjonsfelt ved å fordreie romtidskontinuumet. Lysstråler reiser Gjennom Universet på stier som kalles geodesikk, som i hovedsak er den korteste avstanden mellom to punkter i et buet rom.
i et flatt plan, som det nesten konstante gravitasjonsfeltet nær Jordens overflate, er geodesikken i hovedsak rett. I det bredere Universet er dette imidlertid ikke tilfelle. På buede overflater, som for eksempel det store Universets forvrengte romtid, er geodesikkene buede.på grunn av dette er det mest sannsynlig at hver lysstråle vi oppdager, har blitt avbøyet i liten grad når den beveger seg gjennom rommet. Dette skyldes tyngdekraften til de forskjellige galakser og klynger av galakser som en lysstråle passerer på sin reise.Kjent som gravitasjonslinsing, ble Denne ekstraordinære egenskapen av naturen spådd å eksistere Av Albert Einsteins Generelle Relativitetsteori tidlig i Det 20. århundre. Matematikken viste at ethvert massivt himmellegeme kan bøye passerende lysstråler på samme måte som en glasslinse bøyer lys i et teleskop eller mikroskop. Imidlertid var mengden avbøyning liten og ville trenge spesielle forhold for å bli oppfylt for at teleskoper kunne oppdage det.
(Venstre) Illustrasjoner av effekten av en linsemasse på et sirkulært symmetrisk bilde. (Til høyre) i galaksehopen Abell 2218 kan man se sterkt linsede buer rundt hopen. Hver bakgrunnsgalakse er svakt linset. Kreditt For Abell 2218: NASA, ESA og Johan Richard (Caltech, USA).
I 1919 ble disse betingelsene oppfylt av forekomsten av en total solformørkelse i et rikt stjernefelt. Ekspedisjoner ledet av Den Britiske astrofysikeren Arthur Eddington ble sendt. I løpet av formørkelsens øyeblikk observerte astronomene avbøyninger i stjernelyset som hadde blitt forårsaket Av Solens gravitasjonsfelt. Da De sammenlignet resultatene med Einsteins spådommer, fant de at de stemte overens. Dette resultatet spilte en nøkkelrolle i Det eksperimentelle beviset På Einsteins teori.Einsteins notatbøker indikerer at omtrent syv år tidligere hadde han innsett at hvis en observatør befant seg i riktig avstand, ville de avbøyde lysstrålene fra det himmelske objektet konvergere for å lage et forstørret bilde. Dette er et fenomen kjent som en sterk gravitasjonslinse. For eksempel, for å bruke Solen som en gravitasjonslinse for å danne et bilde av et fjernere himmellegeme, må en observatør være minst 550 ganger lenger unna Solen enn Jorden.
i en svak gravitasjonslinse blir lysstrålene ikke avbøyet nok til å forstørre bildet, i stedet introduserer de subtile forvrengninger. Selv om avbøyningen fra hver galaksehop er nesten uoppdagelig alene, gir den kumulative effekten en subtil forvrengning på bildene av fjerne galakser som bare kan utledes av målinger. Astronomer refererer til denne effekten som kosmisk skjær.siden den første oppdagelsen i 2000 har kosmisk skjær utviklet seg til en pålitelig og robust kosmologisk sonde, som gir målinger Av universets ekspansjonshistorie og veksten av dens struktur. Det har gitt begrensninger på tettheten av materie I Universet, mengden galakse clustering I Universet, og oppførselen til mørk energi. Alle tre har vært nær de teoretiske forventningene fra målinger av kosmisk mikrobølgebakgrunnsstråling, og dette har økt tilliten til teknikken.
Illustrasjon av svak gravitasjonslinsing. Foto: NASA, ESA Og R. Massey.
ved svak linsing er linsen i seg selv en utvidet fordeling av mørk materie foran en tett bakgrunn av galakser. På grunn av den mørke materiens gravitasjonsfelt er hver bakgrunnsgalakse svært forvrengt. Forvrengningene av bakgrunnsgalaksene er ikke tilfeldige, men vil justere tetthetsfordelingen av det mørke stoffet. Dermed vil undersøkelsen av bakgrunnsgalaksene sammen avsløre et skjærbilde av forgrunnsstrukturen.
ved å måle rødforskyvningen til hver bakgrunnsgalakse, blir det mulig å disentangle de mørke materiestrukturene som befinner seg på forskjellige rødforskyvninger. Med en tilstrekkelig mengde bakgrunnsgalaksier på forskjellige redshifts kan vi utføre tomografi av de mørke materiestrukturene. Euclid vil gjøre dette ved å måle forvrengningene av 1, 5 milliarder bakgrunnsgalakser, som strekker seg over 10 milliarder lysår I Universet, for å skape en tredimensjonal visning av universets mørke materiefordeling.med denne informasjonen vil kosmologer kunne utlede måten den store distribusjonen av galaktiske strukturer har bygget opp gjennom kosmisk historie. Dette vil hjelpe dem med å bestemme hastigheten der slike strukturer vokser. Som et resultat vil det gi sterke begrensninger på naturen og mengden mørk materie og mørk energi I Universet, som begge påvirker vekstraten.
1: Mission science
2: hva er mørk materie?
3: hva er mørk energi?
4: hva er gravitasjonslinsing?
5: hva er baryoniske akustiske svingninger?
6: Legacy vitenskap (utover kosmologi)