كتب إنحناء القص الكوني
اذا لم تجد ما تبحث عنه يمكنك استخدام كلمات أكثر دقة.
إنحناء القص الكوني (معلومة)
تنتج عدسات الجاذبية الناتجة من التراكيب العملاقة في الكون نمط قابل للملاحظة من محاذاة للمجرات التي في الخلفية، لكن نسبة هذا التشويه تعادل فقط (0.1% - 1%) من تأثير عدسات العناقيد والعدسات المجرية، تقريب العدسات الرقيقة المفيد غالباً في دراسة عدسات العناقيد والمجرات لا يصلح دائما مع هذا النظام، وذلك لأن هذه التشكيلات أن تكون ممدودة على طول خط الرؤية، بدلاً من هذا يمكن استخدام إشتقاق على إفتراض أن زاوية الإنحراف تكون صغيرة دائماً، كما في حالة العدسات الرقيقة، التأثير يمكن أن يكتب بشكل تخطيط من الموضع الزاوي الغير مار بالعدسة ( ) إلى الموضع المار بالعدسة ( )، كما يمكن كتابة مصفوفة جاكوبية للتحويل إلى الشكل التكاملي للجهد الجذبي ( ) على طول خط الرؤية:
حيث أن ( ) هو مسافة على طول المسار، و( ) يمثل المسافات العرضية، بينما يمثل:
يمثل (نواة تأثير العدسة؛lensing kernel) والذي يحدد كفاءة تأثير العدسة على تشويه المصدر.
كما في تقريب العدسات الرقيقة يمكن تفكيك الجاكوبية إلى حدود بدلالة (التجميع؛convergence) و(الإنحناء القصي؛shear).
دالات الربط القصي
نظراً لأن التشكيلات الكونية العملاقة لا تملك موقعاً دقيقاً، فإن الكشف عن عدسة الجاذبية الكونية يعتمد على حساب الدالات المتعلقة بالإنحناء القصي، والتي تقيس الناتج المتوسط من إنحناء القص بين نقطتين كدالة للمسافة بينهما، بسبب وجود مركبتين للقص هناك ثلاث دالات ربط قصية وهي:
حيث أن ( ) هي المركبة العمودية أو على طول ( )، و( ) هي المركبة التي تميل بزاوية °45، هذه العلاقات عادة ما تحسب عن طريق أخذ معدل العديد من أزواج المجرات.
العلاقة الأخيرة ( ) لاتؤثر على العدسة إطلاقاً لذا فإن قياس أي قيمة لهذه الدالة لا تتفق مع الصفر عادة ما يحسب كخطأ نظامي، الدالتان ( و ) يمكن ربطهما بالإسقاط بعلاقات كثافة المادة المظلمة، والتي يمكن التنبؤ بها نظرياً من النموذج الكوني من خلال تحويلات فورييه لطيف قدرة المادة .
ولأن كلاهما يعتمدان على حقل كثافة عددي منفردة ( و ) ليسا مستقلان، يمكن تفكيكهما إلى علاقة (الوضع-إي؛E-mode) و(الوضع-بي؛B-mode)، مقارنةً مع الحقول الكهربائية والمغناطيسية، الوضع-إي هو حر الإلتفاف والوضع-بي هو حر التباعد، لأن تأثير عدسات الجاذبية يمكنه فقط إنتاج مجال من نوع (الوضع-إي)، يعتبر المجال من النوع (الوضع-بي) إختباراً آخر للأخطاء المنهجية.
دالة العلاقة للوضع-إي تعرف بإسم (تباين كتلة الفتحة؛aperture mass variance) وتعطى بالشكل:
حيث أن ( و ) هما دالات بيسل.
بالتالي يتطلب التفكيك الدقيق، المعرفة بدالة العلاقة الخاصة بالإنحناء القصي عند تباعد صفري، لكن التفكيك التقريبي غير حساس إلى حد ما لهذه القيم بسبب أن المرشحات ( و ) صغيرة تقترب من ( ).
العدسات الضعيفة في علم الكون
قدرة العدسات الضعيفة على تقييد طيف قدرة المادة يجعلها مجساً قوياً لدراسات المعاملات الكونية، خاصة عندما تربط مع نتائج رصد أخرى مثل إشعاع الخلفية الميكروية، المستعرات العظمى، والمسح المجري.
يتطلب الكشف عن إشارات الإنحناء القصي الكوني الدقيقة جداً أخذ معدل للعديد من المجرات في الخلفية، لهذا يجب ان يكون المسح واسع وعميق، ولأن هذه المجرات صغيرة، جودة الصور يجب أن تكون عالية، قياس علاقات الإنحناء القصي بالمقاييس الصغيرة يتطلب كثافة عالية من الأجسام في الخلفية ومسح عميق وبيانات أعلى دقة، أما للقياسات على المقاييس الأكبر يتطلب إجراء مسح واسع.
بينما كانت العدسات الضعيفة للتراكيب العملاقة قيد المناقشة في بدايات عام 1967، فإن التحدي كان في رصدها الذي لم يتم إلا بعد 30 عام من ذلك التاريخ، عندما وفرت كاميرات CCD الكبيرة مسح بالحجم والدقة المطلوبة، في عام 2000، أربعة مجاميع مختلفة مستقلة من العلماء نشروا نتائج الرصد الأول للإنحناء القصي الكوني، ثم بدأت النتائج بفرض القيود على المعاملات الكونية (خاصة كثافة المادة المظلمة ، وتكبير طيف القدرة ) بشكل واضح خاصة عند إستخدامها مع المجسات الكونية الأخرى.
لعمليات المسح الحالية والمستقبلية، يوجد هدف وحيد لإستخدام الإنزياح الأحمر في المجرات الخلفية وهو تقسيم المسح إلى عدة أقسام، الأجزاء ذات الإنزياح الأحمر القليل ستتأثر فقط بالعدسات التي تكونها التراكيب القريبة جداً منا، بينما الأجزاء ذات الإنزياح الأحمر الكبير ستتأثر بالعدسات التي تولدها التراكيب الأبعد ذات المدى الكبير من الإنزياح الأحمر. هذه التقنية التي يطلق عليها "التصوير المقطعي الكوني؛cosmic tomography"، تجعل من الممكن تحديد توزيع الكتلة بشكل ثلاثي الأبعاد، ولأن البعد الثالث لن يكون فقط مسافة إنما زمن كوني التصوير المقطعي لعدسات الجاذبية الضعيفة حساس جداً لطيف قدرة المادة الحالي ولكنه حساس أيضاً لتطورها عبر تاريخ الكون وتوسع الكون خلال ذلك الوقت.
هذا سيجعلها مجس ذو قيمة كبيرة لعلم الكونيات، ركزت العديد من التجارب على قياس خصائص الطاقة المظلمة والمادة المظلمة على عدسات الجاذبية الضعيفة، مثلا مسح الطاقة المظلمة، بان-ستارس ، وتلسكوب المسح الشامل الكبير.
العدسات الضعيفة تملك تأثير مهم على إشعاع الخلفية الميكروية وإشعاع خط الهيدروجين 21سم. على الرغم من عدم وجود مصادر خلفية محددة إلا التأثيرات على السطح الأصلي يتم رصدها بشكل مشابه لتأثيرات عدسات الجاذبية المجرية الضعيفة، مما يؤدي إلى تغييرات في طيف القدرة وإحصاءات الإشارات المرصودة، ولأن سطح الخلفية الميكروية والإنزياح الأحمر العالي للخط الهيدروجيني 21سم يملكان أعلى معدل من الإنزياح الأحمر، فإن تأثير العدسات يمتد خلال الكون عند إنزياحات حمراء أعلى من تأثيراته المجرية.
تأثير عدسة جاذبية ضعيف سالب
الإقتران البسيط الذي يحصل بين النسبية العامة والحقول العددية يسمح بوجود حلول مثل الثقوب الدودية التي يمكن العبور خلالها والتي تحافظ عليها شكل شاذ من المادة ذو كثافة طاقة سالبة. علاوةً على ذلك، ديناميكا نيوتن المعدلة وكذلك بعض نظريات الجاذبية ثنائية المترية تقترح أن الكتلة السالبة غير المرئية يمكن أن تكون تفسيراً للمادة المظلمة، والتي تمتلك كتلة موجبة كلاسيكية.
ونظراً لأن المادة الشاذة ستحني الفضاء والضوء بشكل مختلف عن الكتلة الموجبة إقترح فريق ياباني من جامعة هيروساكي استخدام تأثير عدسة الجاذبية الضعيف "السالب" المرتبط بهذه الكتلة السالبة، بدلاً من إجراء تحليل إحصائي للتشوه في أشكال المجرات على إفتراض وجود عدسة جذبية ضعيفة موجبة تحدد الكتلة الموجية للعناقيد المظلمة، بمعنى تفسير تشوه المجرات على أنه حاصل بفعل تأثير عدسة سالبة (مفرقة) تنتج تشويهات قطرية (بشكل مشابه للعدسات المقعرة بدلاً عن التشوهات الرأسية الكلاسيكية التي تنتجها العدسات المحدبة كما في تأثير عين السمكة)، ستوضع كتل سالبة في مواضع أخرى مختلفة عن المجاميع المظلمة المرصودة، حيث ستكون بجانب مركز الفراغات الكونية بين الخيوط المجرية ضمن الشبكة الكونية العملاقة، سيساعد هذا الاختبار المبني على تأثير الجاذبية الضعيف السالب على دحض النماذج الكونية التي تفترض وجود مادة شاذة من الكتل السالبة تلعب دور المادة المظلمة.
