Lentes Gravitacionais João Luiz Kohl Moreira Observatório Nacional - MCT
Lentes Gravitacionais
João Luiz Kohl MoreiraObservatório Nacional - MCT
Lentes
Simulação de Lente Gravitacional de uma Galáxia
Caminho da Luz na Física Clássica
A luz sempre caminha em linha reta!
Deflexão da Luz pelo Sol(Johann Soldner, 1804)
Ole Rømer (1676)Atraso na ocultação de Io por
Júpiterc=2 AU/22 min
Física Clássica
• Modernamente essa experiência não seria possível (Mfoton=0)
Relatividade Restrita
Relatividade Restrita
Relatividade Restrita
Annalen der Physik, 1905
Teoria da Relatividade Geral (T.R.G.) 1915
• A Revolução de EinsteinEfeitos Imediatos dessa revolução
O Que Einstein mudou?
v=0 g
a=g
Um Novo Paradigma
• Campo passa a ser descrito como uma métrica
• Fim da “força” como conceito fundamentalOs movimentos passam a ser descritos como trajetórias geodésicas (“retas” no espaço-tempo curvo)
Caminho da Luz na T.R.G.
arco deparábola
g
T.R.G. (Einstein) 1915
Relativístico “Clássico”
Eclipse Total do Sol
A. Einstein, em 1913, escreve para George Hale, diretor do Observatório do Monte Wilson (E.U.A.) e descreve a deflexão de Soldner prevendo um desvio de 0”.84.
Wambsganss 1998
Expedição à Península da Criméia, Rússia (1914)
• 1a. Guerra Mundial (iniciou-se em Agosto, sendo que o eclipse foi em 21/08)
• Astrônomos foram capturados pelas tropas russas sob suspeita de espionagem
• Todos os instrumentos apreendidosSoltos depois de um mês... após o eclipse!
Eclipse Total do Sol 1919
Royal Greenwich Observatory
Arthur Eddington
Sobral (BR) / Principe (AF)
Ilha de Principe - 29/05/1919(Dir. Eddington)
• 29/05/1919: Amanheceu com chuvas, relâmpagos e trovoadas
• Tempo melhorou com o passar do tempoDuas poses no final do eclipse através das nuvens
Sobral (Dir. Crommelin)
Fonte:
Consequências• O desvio da posição das estrelas
próximas ao sol tem sido observado em outros eclipses recentesO Efeito da deflexão gravitacional da luz é um fato e hoje é uma das evidências experimentais da Teoria da Relatividade Geral
Imagens Múltiplas
Einstein, 1912(não publicado)
Renn, Sauer, & Stachel 1997
Orest Chwolson (1924). Possibilidade de imagens múltiplas.
Science (1936), 84, 2188
“It is of little value, but it makes the poor guy happy.”
Anel de Einstein
Densidade média:
Há uma densidade mínima que satisfaz a geometria acima:
Lei dos senos:
Convenção:
Triângulo ODX:
Lei aprox. dos senos:
Duplicidade / Aumento
Do Cálculo Vetorial Diferencial:
Resultado de uma integraçao:
Propriedades
“Olhando”
Ângulo de Einstein em função da separação angular entre a fonte e o defletor.
Luminosidade resultante em função da separação angular entre a fonte e o defletor.
Por que, para Einstein, importância menor?
Sol:Estrela: (Rigil Cen)
Galáxias e Aglomerados
In 1979, Walsh, Carswell, & Weymann (Nature, 279, 281): “Double Quasar”17mag 5”.7 Z=1.405
Abell 2218
L.G.: Efeito
Banco de Lentes Gravitacionais
• CASTLES Survey http://cfa-www.harvard.edu/castles/
Lentes Óticas Equivalentes
http://vela.astro.ulg.ac.be/themes/extragal/gravlens/bibdat/engl/DE/didac3.html
Micro Lentes
http://bulge.princeton.edu/~ogle/
Astro M[g] R[cm] πDens DOD[AU] ΘE[“]
Sol 2x1033 7x1010 4x1011 530 1.7
Terra 6x1027 6x108 1.5x1010 15000 0.0005
Júpiter 2x1030 7x109 4x1010 5300 0.017
Netuno 1x1029 2.4x109 1.7x1010 12500 0.0025
A que distância esses astros viram lentes?
Utilidade• Consagração da T.R.G. de Einstein• Determinação de massas do(s)
defletor(es)Instrumento de determinação e calibração da matéria escura
Projetos L.G. no O.N.
• L.V.L.G.: Laboratório Virtual de Lentes Gravitacionais
If at first the idea is not absurd, then there is no hope for it.
Albert Einstein