النسبية العامة
${\displaystyle G_{\mu \nu +\Lambda g_{\mu \nu ={8\pi G \over c^{4 T_{\mu \nu$
مقدمة التاريخ الصياغة الرياضية المصادر الاختبارات
مفاهيم أساسية مبدأ التكافؤ النسبية الخاصة World line الهندسة الريمانية
طواهر مشكلة كپلر عدسة الجاذبية الموجات الثنطقية Frame-dragging أثر جيوديسي أفق الحدث تفرد ثقب أسود زمكان مخططات الزمكان زمكان مينكوڤسكي جسر أينشتاين-روزن
المعادلات صوريات المعادلات جاذبية خطية معادلات أينشتاين للمجال فريدمان الجيوديسيا ماتيسون–پاپاپيترو–ديكسون هاملتون–جاكوبي-أينشتاين صوريات ADM BSSN ما بعد النيوتنية نظرية متقدمة نظرية كالوزا-كلاين جاذبية كمية
الحلول Schwarzschild رايسنر–نوردستروم گودل كر كر–نيومان كاسنر لوميتر–تولمان Taub-NUT ميلن روبرتسون–واكر pp-wave غبار ڤان ستوكم
الفهماء أينشتاين لورنتس هيلبرت پوانكاريه Schwarzschild دى سيتر رايسنر نوردستروم وايل إدنگتون فريدمان ميلن زويكي لوميتر گودل ويلر روبرتسون باردين واكر كر چاندراسخار إلرز پنروز هوكنگ Raychaudhuri تيلور هلس ڤان ستوكم تاوب نيومان ياو ثورن

عدسة الجاذبية ترجح حتى بعض عناقيد النجوم والمجرات تعبير عن صور بصرية تولدت من تأثير جاذبية نجوم كبيرة أوثقوب سوداء وأطلق علي هذا التأثير عدسة الجاذبية Gravitational lens . توجد في الكون نجوم عظيمة الأحجام (حجم الشمس 100 مرة) وتعمل بعمل قوي جاذبيتها العالية التي تفوق شدة جاذبية الشمس ملايين المرات على انحناء الضوء المار بالقرب منها . فيكون تأثيرها علي الضوء القادم من خلفها سواء من نجوم عظمي أومجرات سماوية أخرى . فينحني مسار الضوء حولة بطريقة انحنائه في عدسة ، وبذلك تظهر لنا على الأرض عدة من الأجرام السماوية الموجودة خلف الجرم الكبير أوثقب أسود بتكاثروعادة ما تكون تلك الصور مختلة بعض الشيئ .

التأثير الهندسي لعدسة الجاذبية

لتوضيح التاثير الهندسي لهذه العدسة . نجدها تعبير عن نجم كبير (سوبر) له قوة جاذبية هائلة ووراءه منطقة أطلق عليها (ثاكر) قمع الصورة المتعددة Multiple-image funnel . وهي تعبير عن مساحة قمعية الشكل نشأت من النجم السوبر وتمتد إلي مالا نهاية . وزاوية قمة القمع هي الزاوية الكبري التي عندها الضوء ينحاز عن مساره بالقرب من سطح النجم السوبر بدرجة 30 –40 درجة أوأكثر . ويعتمد هذا القمع علي عدسة الجاذبية التي تولد صورتين أوأكثر لكل نجم في هذه المنطقة . منهما صورة يفترض أن تبدولنا قريبة جدا من هذا النجم السوبر . لأنها تتأثر بحقل جاذبيته والثانية لن تتأثر بحقل هذه الجاذبية مما يجعلها تري بعيدا عن النجم في مكان آخر بالقمع .ونجد حتى نجوما كثيرة تقع داخل نطاق قمع صورتي نجم سوبر ، كما تبدوبعض الصور على هيئة أقواس . لهذا نري صورا متعددة للنجوم وكأنها عنقود يتجمع حول هذا النجم.

أمثلة

فالعنقود الكروي (توسكاني) لونظرنا لصورته سنجده يبعد عنا 13,40 سنة ضوئية. وقطره كما يظهر لنا لايتعدي قطر قمرنا لكنه في الواقع يحتل بالسماء مساحة تعادل 120 سنة ضوئية . وهذه الصورة بلا شك لنجم سوبر قوة جاذبيته بليون مرة جاذبية شمسنا . وهذه الصور التي تبدولنا وكأنهانجوم تعبير عن صور إنزياحية جاذبيتية لنجوم تقع وراء نجم سوبر داخل قمعه المتعدد الصور والذي يقع خلفه. إلا حتى جميع صورة نجم ليس لها صورة أخت منزاحة بعيدا عنه كما في النجم السوبر ولكنها صورة إنعكاسية لإتجاهه. لهذا النجم السوبر يظهر في المقاريب كعنقود كروي. وهذه الرؤية البصرية تنطبق علي 200 عنقود كروي في مجرتنا درب التبانة وآلاف العناقيد الكروية الموجودة بالمجرات المجاورة والتي تعتبر عناقيد نجومها وصورها تهجرز فوق نجم سوبر. وهذا مايجعل جميع من هذه الصور في حركة دورانية عشوائية وغير متزامنة كما نراها في المجرات . والصور التجمعية في هذه العناقيد الكروية نجد ضوءها أكثر إحمرارا بالنسبة للنجوم الفردية في مجرة درب التبانة. وهذا الإحمرار قرينة علي عمرها.

التأثير الفلكي للنظرية

• الصور التجمعية بالعناقيد الكروية وهما سراباً بصرياً بتأثير الجاذبية الهائلة حول النجم السوبر . وهذا يفسر لنا وجود النجوم الزرقاء التي تشاهد مع الصور النجمية داخل العنقود الكروي والتي تبدوأنها أصغر عمرا من النجوم حولها . وفي هذه العناقيد الكروية نجد حتى نجومها أكبر كثافة من النجوم في المجرة أوالمجرات الأخرى البعيدة. وهذه الكثافة العالية متسقطة لوان الذي نشاهده صوراً حقيقية لنجوم بعيدة داخل القمع المتعدد الصور. فليس قياس الكثافة في هذه الحالة له حدوداً. مما يجعل الثقوب السوداء التي يُظن أنها تقع في مركز كثير من المجرات أنها تعبير عن نجوم سوبر. وعناقيد النجوم ليست عناقيد نجوم حقيقية. ولكنها عناقيد صور نجوم بعيدة تولدت بتأثير عدسة الجاذبية لنجم سوبر.

• نظرية تأثير عدسة الجاذبية يفترض أن تحدد ملامح المجرات البيضاوية والعنقودية مما سيظهرها كخدع بصرية أووهم منظور. لأننا لاننظر لها مباشرة ولكننا نري صورها المنزاحة عن مسار ضوئها بواسطة عدسة الجاذبية لتري حسب دوران النجم السوبر حول محوره وحسب رؤيتنا له ومسقطها داخل قمعه المتعدد الصور. لهذا نجد حتى المجرات والعناقيد تظهر لنا حلزونية أوبيضاوية أوكروية حول إتجاه محور دوران النجم السوبر إلينا.

• لوكان محور دوران النجم السوبر في إتجاه نظرنا من فوق الأرض . فإن حقل جاذبيته في جانبه اللقاء لنا يفترض أن يقترب من الأرض بينما يبتعد عنها من جانبه الآخر. والضوء القادم إلينا من الصورالنجمية البعيدة والذي سيمر من حقل الجاذبية اللقاء للأرض يفترض أن ينزاح بطيفه ناحية اللون الأزرق ليكون فيه إزاحة زرقاء Blue-shift والضوء القادم من الجانب الآخر من النجم ويمر بحقل الجاذبية حوله ينزاح بطيفه للون الأحمر. وأحيانا نرى نجوما بعيدة سواء في عناقيدها أومجرات وقد أوجدتها عدسة الجاذبية لنجم سوبر له قوة جاذبية هائلة. وهذا ما يجعل أعداد النجوم بالسماء تقل كثيرا عما نعده أونتسقطه.

• الجاذبية المقترنة بكل جسم تزيد حدثا زادت كتلته. ينطبق ذلك أيضاً على الشمس والنجوم.

• كان يظن حتى النباضات Pulsars تعبير عن نجوم نيوترونية دوارة تبث طاقتها النبضية (600 نبضة في الثانية) بإتجاه شمسنا. ويظن حتى قطرهاعشرة ميل فقط . لهذا تدور في حركة مغزلية 600 مرة في الثانية بسرعة تقدر بحوالي 50% من سرعة الضوء. ويعتقد حتى النجم النيوتروني هوبقايا نجم عادي (كتلته أكبر 4.2 -10 مرة من كتلة الشمس) استنفد جميع وقوده وبرد وتقلص حتي أنهارت جميع ذراته بقوي الجاذبية على بعضها في مركزه.

التطبيقات

انظر أيضاً

• حلقة أينشتاين
• صليب أينشتاين
• Twin Quasar

أوراق درس ومراجع تاريخية

• Chwolson, O (1924). "Über eine mögliche Form fiktiver Doppelsterne". Astronomische Nachrichten. 221: 329. doi:10.1002/asna.19242212003.
• Einstein, Albert (1936). "Lens-like Action of a Star by the Deviation of Light in the Gravitational Field". Science. 84: 506–507. doi:10.1126/science.84.2188.506. PMID 17769014.
• Renn, Jürgen (1997). "The Origin of Gravitational Lensing: A Postscript to Einstein's 1936 Science paper". Science. 275: 184–186. doi:10.1126/science.275.5297.184. PMID 8985006. Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)

المصادر

• كتاب "منظومة الكون الأعظم"، أحمد محمد عوف
• "Accidental Astrophysicists". Science News, June 13, 2008.
• "XFGLenses". A Computer Program to visualize Gravitational Lenses, Francisco Frutos-Alfaro
• "G-LenS". A Point Mass Gravitational Lens Simulation, Mark Boughen.
• Newbury, Pete, "Gravitational Lensing". Institute of Applied Mathematics, The University of British Columbia.
• Cohen, N., "Gravity's Lens: Views of the New Cosmology", Wiley and Sons, 1988.
• "Q0957+561 Gravitational Lens". Harvard.edu.
• "Gravitational lensing". Gsfc.nasa.gov.
• Bridges, Andrew, "Most distant known object in universe discovered". Associated Press. February 15, 2004. (Farthest galaxy found by gravitational lensing, using Abell 2218 and Hubble Space Telescope.)
• Analyzing Corporations ... and the Cosmos An unusual career path in gravitational lensing.
• "HST images of strong gravitational lenses". Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
• "A planetary microlensing event" and "A Jovian-mass Planet in Microlensing Event OGLE-2005-BLG-071" , the first extra-solar planet detections using microlensing.
• Gravitational lensing on arxiv.org
• NRAO CLASS home page
• AT20G survey

للاستزادة

• Blandford & Narayan (1992). "Cosmological applications of gravitational lensing" (PDF). ARA&A. 30: 311–358. doi:10.1146/annurev.aa.30.090192.001523.
• Matthias Bartelmann and Peter Schneider (2000-08-17). "Weak Gravitational Lensing" (PDF).
• Khavinson, Dmitry; Neumann, Genevra (June/July 2008), "From Fundamental Theorem of Algebra to Astrophysics: A "Harmonious" Path", Notices (AMS) 55 (6): 666–675, http://www.ams.org/notices/200806/tx080600666p.pdf .

وصلات خارجية

• Video: Evalyn Gates - Einstein's Telescope: The Search for Dark Matter and Dark Energy in the Universe, presentation in Portland, Oregon, on April 19, 2009, from the author's recent book tour.