Lente gravitazionale

[Morimondo]

Se ho ben capito se tra un osservatore e un oggetto (A) ne è intermposto un altro (B) di una certa massa la luce verrà deviata dall'azione gravitazionale di B Quindi l'osservatore vedrà A spostato. in funzione anche della massa di B+

ho letto di una osservazione durante un’eclissi totale di Sole: si videro, accanto al disco del Sole, stelle che non si sarebbero dovute vedere, perché nella realtà si trovavano dietro l’astro. Come mai? La loro luce era stata “incurvata” dalla forza di gravità di quest’ultimo. Noi conoscevamo la vera posizione delle stelle prima dell'eclisse quindi abbiamo potuto fare un confronto.

1) Nel caso di oggetti lontanissimi come facciamo a sapere che la posizione di A è spostata se non ne conosciamo prima la posizione esatta?

2) se A è molto distante, miliardi di anni la sua luce passerà nei pressi di moltissimi altri oggetti B1, B2, B100 Bn e ognuno di questi darà il suo contributo nello spostare la posizione di A. come facciamo a conoscere la vera posizione di A?

[DarknessLight]

Nel caso di oggetti lontanissimi come facciamo a sapere che la posizione di A è spostata se non ne conosciamo prima la posizione esatta?

La prima cosa che mi viene in mente è che effettivamente noi conosciamo con precisione la posizione di un astro nella volta... per semplice osservazione astronomica.
Quindi quando capita che il sole lo eclissa passandoci davanti noi ci aspetteremmo giustamente che l astro sia coperto e che dunque non possa essere osservato.
Invece non è così. Noi l astro lo vediamo e questo proprio a causa della lente gravitazionale.

Poi non so se sia proprio questa la spiegazione!

[Gaetano M.]

Per precisare! In realtà la luce segue sempre una linea rettilinea, è lo spazio che viene incurvato dalla massa gravitazionale.
Questo per cominciare può andare bene:
http://www.scienzagiovane.unibo.it/rivoluzione-einstein/Einstein/Ciotti/ciotti.pdf

[Enrico Corsaro]

1) Nel caso di oggetti lontanissimi come facciamo a sapere che la posizione di A è spostata se non ne conosciamo prima la posizione esatta?

2) se A è molto distante, miliardi di anni la sua luce passerà nei pressi di moltissimi altri oggetti B1, B2, B100 Bn e ognuno di questi darà il suo contributo nello spostare la posizione di A. come facciamo a conoscere la vera posizione di A?

Quello che dice Paolo è giusto nel caso del Sole, semplicemente perchè siamo noi che ci muoviamo intorno al corpo B interposo tra noi e la sorgente A. Sappiamo dunque di base dove è A quando B non c'è, e possiamo calcolare con grandissima precisione l'entità della deflessione (per una sorgente puntiforme come una stellina lontana) causata quando B si interpone tra noi ed A. In questo caso si dice che la prova è diretta, cioè siamo noi che misuriamo direttamente la validità della teoria della RG.

Nel caso invece che hai citato tu si tratta di un problema analiticamente complesso, ed è un caso indiretto, ovvero ci avvaliamo per questo di quanto noto dalla RG per ricostruire la sorgente che di base vediamo sotto effetto di lensing gravitazionale e che non conosciamo in modo diretto. La sorgente A inoltre è tipicamente un corpo esteso come una galassia o un quasar, non puntiforme quindi, e pertanto gli effetti di lensing producono immagini molto più complesse di una semplice deflessione dei percorsi luminosi.

Quando feci la tesi di laurea in fisica triennale mi sono occupato di studiare come di fatto si realizza questo tipo di analisi, anche se chiaramente per il carattere compilativo della tesi non sono entrato nel dettaglio. In parole povere quello che si fa è di costruire una mappa di distribuzione di materia dell'oggetto B (o più oggetti B), ottenibile da osservazioni in multi-banda, e in base alle deformazioni osservate in corrispondenza dell'oggetto interposto tra noi e la sorgente a distanza si costruisce un oggetto sorgente A.
L'oggetto B (o gli oggetti B come tu citi) sono quelli che di fatto causano il lensing, e sia la loro massa che la loro distribuzione nello spazio vanno prese in considerazione. In questo modo si può ricostruire indirettamente quale fosse la sorgente originaria A, che tipo di sorgente sia, e dove sia posizionata. La tecnica richiede procedimenti di minimizzazione sulla base dei dati osservati.

[Enrico Corsaro]

Per precisare! In realtà la luce segue sempre una linea rettilinea, è lo spazio che viene incurvato dalla massa gravitazionale.
Questo per cominciare può andare bene:
http://www.scienzagiovane.unibo.it/rivoluzione-einstein/Einstein/Ciotti/ciotti.pdf

Il documento allegato va bene! Il fatto che non usi equazioni è anche una ottima cosa ;) .

[Morimondo]

Per precisare! In realtà la luce segue sempre una linea rettilinea, è lo spazio che viene incurvato dalla massa gravitazionale.

Bella precisazione, quindi se ho intuito bene, i fotoni pur non avendo massa sembrano deviati dal loro percorso rettilineo ma in realtà è lo spazio curvato dalla massa interposta che fa spostare il percorso della luce.

il link va benissimo l'immagine finale ha già ripsosto a alcune domande che stavo per porre.

[Morimondo]

L'oggetto B (o gli oggetti B come tu citi) sono quelli che di fatto causano il lensing, e sia la loro massa che la loro distribuzione nello spazio vanno prese in considerazione. In questo modo si può ricostruire indirettamente quale fosse la sorgente originaria A, che tipo di sorgente sia, e dove sia posizionata. La tecnica richiede procedimenti di minimizzazione sulla base dei dati osservati.

scusami cosa intendi per procedimenti di minimalizzazione?

[DarknessLight]

Sì! Le masse curvano le linee dello spazio tempo, dunque gli oggetti seguono linee curve (sia che si tratti di un fotone, sia che si tratti di oggetti come la terra che ruota intorno al sole... il principio è lo stesso: lo spazio tempo si incurva a causa delle masse e gli oggetti seguono la curvatura).

[Enrico Corsaro]

Le traiettorie su cui si muovono i fotoni si chiamano più generalmente geodetiche. Le geodetiche dipendono dal tipo di geometria dello spazio-tempo. Se lo spazio-tempo si incurva, anche le geodetiche si incurveranno di conseguenza. Per uno spazio-tempo euclideo, le geodetiche corrispondono ad una linea retta.

I procedimenti di minimizzazione sono procedimenti statistici che ti permettono di trovare la miglior corrispondenza tra un modello con un certo numero di parametri liberi ed il dato osservato (quello che in termini più tecnici chiamiamo best-fit, ovvero miglior corrispondenza).

[Morimondo]

Ho aperto questo post pensando in realtà alla materia oscura.
il link che ha postato Gaetano M. mi è stato molto utile, in sostanza parlando sempre di un oggetto lontano A e uno interposto B, ossia la lente gravitazionale, osservando gli effetti sulla sorgente A possiamo dedurre la massae la forma di B che possono essere molto complesse e si arriva anche alla materia oscura. Attualmente si ricerca la materia oscura studiando le lenti gravitazionali.
ho visto alcune mappe di materia oscura e le trovo a dir poco pittoresche nella loro forma: in una sembrano foglie di lattuga.
Insomma questa materia oscura che non si vede ma viene rivelata attraverso i suoi effetti gravitazionali che aspetto ha? da quel che ho visto lamine, maglie di rete, niente di simile a oggetti sferici o lenticolari sembrerebbe proprio un materiale da imballo in cui sono incistate le galassie, sembra quasi un tessuto connettivo vivente.
Questo fatto mi rende molto perplesso: se questa materia oscura ha massa e quindi effetti gravitazionali come è possibile studiarli se ha forme cosi strane e poco compatte?
Se la la massa della terra fosse racchiusa in cono, oppure un lastrone largo e piatto cambierebbe penso l'orbita della luna nei due casi citati o si pennsa che l'effetto gravitazionale sia sempre riferito a un punto sito nel baricentro di cono e lastrone?
Mi scuso per questo esempio pittoresco ma era per rendere l'idea.

[Enrico Corsaro]

Insomma questa materia oscura che non si vede ma viene rivelata attraverso i suoi effetti gravitazionali che aspetto ha? da quel che ho visto lamine, maglie di rete, niente di simile a oggetti sferici o lenticolari sembrerebbe proprio un materiale da imballo in cui sono incistate le galassie, sembra quasi un tessuto connettivo vivente.

Bella domanda...se potessimo vederla effettivamente avremmo una risposta. Le mappe che vedi sono sempre e comunque ricostruzioni indirette di distribuzioni di massa "mancante" atte a riprodurre il fenomeno osservato. Di base non sappiamo se quella massa è davvero li.



Questo fatto mi rende molto perplesso: se questa materia oscura ha massa e quindi effetti gravitazionali come è possibile studiarli se ha forme cosi strane e poco compatte?
Se la la massa della terra fosse racchiusa in cono, oppure un lastrone largo e piatto cambierebbe penso l'orbita della luna nei due casi citati o si pennsa che l'effetto gravitazionale sia sempre riferito a un punto sito nel baricentro di cono e lastrone?

La distribuzione di materia non segue necessariamente forme perfettamente geometriche e compatte. Siamo abituati a vedere stelle, pianeti, che rappresentano soltanto i prodotti ultimi di una interazione gravitazionale completa. Nel caso della ipotetica materia oscura la situazione è ancora più complicata a causa del fatto che essa non interagisce in modo elettromagnetico, ovvero non è nè soggetta a riscaldarsi, nè a raffreddarsi emettendo radiazione. Questo significa che il modo in cui interagisce con l'altra materia, quella barionica ordinaria, è unicamente dettato dal campo gravitazionale. Il modo in cui può distribuirsi è altamente complesso e dipende certamente dalle condizioni iniziali, dalla densità, e dalle mutue interazioni che si possono verificare.
Se vuoi, puoi pensare alla forte irregolarità di una galassia di forma irregolare, la cui distribuzione di gas e polveri è certamente lontana dall'avere una simmetria sferica.