Gravitationslinsen/Einsteinring/Einsteinkreuz

Guten Morgen Thomas,

in der Theorie ist Wirkung überall, aber die Grafiken sind ja nicht maßstabsgetreu, deswegen ist der Effekt in der Realität nicht so stark. Ich arbeite heute Nachmittag mal an einer Grafik, um meine Argumentation zu unterstützen. Dann können wir weiter diskutieren .

Ach übrigens, knt der Threaderöffner meldet sich gar nicht mehr zu Wort bei unserer Diskussion .

Ich nehme jetzt unsere Diskussion von gestern Abend wieder auf ... irgendwann musste ich gestern ins Bett .

Also, ich beziehe mich nochmals auf die Anfgangsgrafik und den dort dargestellten Fall. Ich habe einzelne Bilder zur Unterstützung der Argumentation erstellt.

Fall 1: Ungestörte Ausbreitung des Lichts
Die Quelle Q strahlt ihr Licht ab. Das Licht breitet sich geradlinig entlang der Strahlen a, b und c aus. Bei Beobachter Blau kommt Strahl a an, bei Braun kommt b an und c geht an beiden vorbei. Blau und Braun verfolgen das ankommende Licht geradlinig entlang der Strahlen a und b zurück. Damit können sie die Position der Quelle an ihrer wahren Position Qbestimmen.



Fall 2: gestörte Ausbreitung des Lichts
Der Strahl b, welcher vorher zu Braun gelangte, wird jetzt im Gravitationsfeld abgelenkt und gelangt als b' zu Blau. Blau verfolgt den ankommenden Strahl b' geradlinig zurück und sieht die Quelle an der Position Q'. Also das gesamte Licht, welches vorher geradlinig von Q zu Braun kommen konnte, wird jetzt zu Blau gelenkt. Deswegen kann Braun die Quelle nicht mehr bei Position Q sehen. Vielmehr wird auch der Strahl c etwas abgelenkt und gelangt jetzt zu Braun. Braun verfolgt nun c geradlinig zurück und sieht die Quelle an Position Q''.

Hi,

so sieht das ganze doch schon etwas anschaulicher aus.

Mir kommt da allerdings etwas zweifel auf, ob die Gravitation dort - zumindest für den Braunen - wirklich noch so einen starken Einfluss für ihn hat, so das das Licht so stark gekrümmt ist und der Braune so einer "sichtbaren" Störung unterliegt?

Hier kann man sich ja auch mal nachlesen, dort heißt es, das der Effekt nur bei hohen, kompakten Massen eine wichtige Rolle einnimmt, etwa bei einer "Galaxie" oder kompakte "schwarze Löcher".
http://www.mpe.mpg.de/~amueller/lexdt_g04.html#gravli


Du hast ja selbst gesagt, das der Effekt mit der Entfernung vom Gravitationsfeld abnimmt, bis dahin hin, dass er ab einen bestimmten Punkt gar nicht mehr erkennbar ist, denn sonst würden wir doch wirklich in einen Kosmos blicken, bei dem nichts an dem Ort ist wie es mit bloßem Auge auszusehen vermag.

Die extreme Krümmung, welcher den Gravitationslinsen-Effekt verursacht, konnte ich bei den Darstellungen so nur für den Blauen erkennen.

Weiß denn jemand, wie weit sich die Masse erst aus der Geodäten entfernen muss, welche die Lichtwege stören, damit es zu keinen sichtbaren Täuschung mehr kommt?
Ich dachte zuerst, das für den Braunen dort schon der Punkt erreicht wäre.

Nun ja, da habe ich mich wohl blenden lassen.
Besten Dank für die Aufklärung!


Gruß

Hallo Thomas,

die Grafiken erheben ja keine Anspruch auf "Maßstabstreue" . Den Effekt wird man in der Realität sehr schnell nicht mehr messen können und anderen Effekte/störungen dominieren. Mir ging es nur um den dargestellten Fall, wo die "graphische Lösung" schon eine Ablenkung für beide Beobachter ergibt.

Ach übrigens, knt der Threaderöffner meldet sich gar nicht mehr zu Wort bei unserer Diskussion .

Sorry, nicht meine Schuld, ich versinke gerade in Arbeit, d.h. eigendlich bin ich schon ertrunken

Das Licht, welches auf direktem Weg zu ihm gelangen könnte, wird ja abgelenkt und kommt beim "blauen Planeten" an.

Genau das habe ich vermutet. Vielen Dank für die tolle Erklärung! Meine Frage war im Grunde ob sich so ein Lichtstrahl durch die Gravitation verzweigen kann, oder immer komplett Umgelenkt wird.

Im Allgemeinen dürfte das Objekt vom braunen Planeten aus weniger intensiv erscheinen.

Aber trozdem noch eine Nachfrage: Was ist der Grund dafür? Es werden doch alle Photonen abgelenkt werden - es ist also eine Frage von sehn oder nicht sehen - die Intensität sollte immer gleich sein, oder spielt hier ein anderer Effekt - diese "Lichtverzögerung" ihr Spiel?

Das würde ja dann auch bedeuten, dass unser Blick in den Kosmos durch die Gravitation verschmiert ist und sich nichts wirklich dort aufhielte wo es zu sehen ist, die Gravitation dominiert ja unendlich überall im Universum.

Genau so scheint es zu sein. Irgendwo kommt doch fast jedes Photon mal an einer großen Masse vorbei.

Vorallem - wie will man die Ablenkung berechnen um die wirkliche Position zu erkennen? Immerhin kennen wir die Position des "schweren Objektes" doch auch nur durch seine elektromagnetische Strahlung - die ja auch von anderen "schweren Objekten" abgelenkt sein kann!

Aber trozdem noch eine Nachfrage: Was ist der Grund dafür? Es werden doch alle Photonen abgelenkt werden - es ist also eine Frage von sehn oder nicht sehen - die Intensität sollte immer gleich sein, oder spielt hier ein anderer Effekt - diese "Lichtverzögerung" ihr Spiel?

In dieser 2-dimensionalen Darstellung erhält Blau das abgelenkte Licht, welches oben und unten am schweren Objekt vorbei geht. Braun hingegen erhält nur das Licht auf dem roten Strahl. Dadurch sollte Q bei Blau heller erscheinen.

In dieser 2-dimensionalen Darstellung erhält Blau das abgelenkte Licht, welches oben und unten am schweren Objekt vorbei geht. Braun hingegen erhält nur das Licht auf dem roten Strahl. Dadurch sollte Q bei Blau heller erscheinen.

Blau sieht doch Q aber garnicht, es sieht nur 2 Bilder von Q (eines oberhalb von Q und Q'), die aber an unterschiedlicher Position sind und sich dadurch eigendlich nicht verstärken sollten?

Er erhält aber mehr Licht. Also sollte die Intensität steigen.
Das ist wie bei einer echten Glaslinse. Im Brennpunkt kann es ordentlich heiß/intensiv werden. Wenn man aber durchschaut, sieht man ein verzerrtes Abbild, u.a. da Licht von einem Punkt auf verschiedenen Wegen zu deinem Auge gelangt.

Genau, es werden doch aber nicht alle Wellen umgelenkt, da das licht ja von der Quelle in den Raum gestreut wird - oder irre ich mich da? Der braune sieht also die tatsächliche Position erst dann wenn er vor dem Gravitationsfeld positioniert wäre? Das würde ja dann auch bedeuten, dass unser Blick in den Kosmos durch die Gravitation verschmiert ist und sich nichts wirklich dort aufhielte wo es zu sehen ist, die Gravitation dominiert ja unendlich überall im Universum.

Kann das sein?


Gruß

Ich meine alle Wellen werden umgelenkt, und nicht nur z.B. 50%. Es kann zwar sein das hier relativistische Effekte ins Spiel kommen, aber da hört dann mein Ereignishorizont auf.
Und ja, ich sehe es schon so, dass unser Blick ins Universum verschmiert ist und ganz streng genommen sich nichts dort aufhält wo wir es sehen (den Effekt das wir in die Vergangenheit sehen lassen wir mal ausser Acht). Aber die Gravitation ist eine sehr sehr schwache Kraft. Die Ablenkung von Lichtwellen ist eigentlich immer null, ausser in sehr starken Gravitationsfeldern (Schwarze Löcher, massereiche kompakte Galaxien).

Die extreme Krümmung, welcher den Gravitationslinsen-Effekt verursacht, konnte ich bei den Darstellungen so nur für den Blauen erkennen.

Du hast auch recht dass die starke Krümmung nur bei dem Blauen zu erkennen ist. Für den Braunen ist sie minimal, aber vorhanden, da das Licht noch durch das Gravitationsfeld geht. Dieses ist in den Abbildungen eh theoretisch, da es in Realität keine Grenze gibt ab der das Gravitationsfeld nicht mehr vorhanden ist. Es gibt aber auch noch ein zweites Bild, welches Braun sieht: das Abbild oberhalb des Gravitationsfeldes. Dieses dürfte aber sehr schwach sein.

An dieser Stelle vielen Dank an Schillrich für die Grafiken  8-). Genau so habe ich es gestern abend gemeint!


Nicht ganz klar ist für mich die Frage, ob Braun die Quelle insgesamt heller oder dunkler sieht. Blau sieht die Quelle heller/verstärkt, und das heisst ja dass es Orte geben muss an denen man die Quelle schwächer sieht oder gar nicht. Denn Licht kann ja nicht einfach so aus dem Nichts auftauchen.


Gruss
Cosmo

Hubble sieht eine spektakuläre Gravitationslinse:

Quelle: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2008/04/


Bild: NASA, ESA, R. Gavazzi and T. Treu (University of California, Santa Barbara), and the SLACS team

3 Galaxien liegen direkt hintereinander (von der Erde aus gesehen). Die Vorderste ist 3 Milliarden Lichjahre von uns entfernt. Die beiden anderen sind jeweils 6 Milliarden und 11 Milliarden Lichjahre entfernt. Die vordere Galaxie wirkt als Gravitationslinse und lässt uns die beiden hinteren Galaxien als Doppelring sehen.

Hi Leute

Oh man, Einstein hatte recht! Masse krümmt die Raumzeit!  

Spaß bei Seite: Cooles Foto!!

Mane

hier der passende artikel zu den bildern:
http://www.focus.de/wissen/wissenschaft/astronomie/tid-8545/astronomie_aid_233130.html

Mal ne Frage dazu: Wie kann man denn genau feststellen, dass zwei Galaxien hinter der ersten liegen und auch noch dessen Entfernung bestimmen?

Ich hab ne Theorie:
Ich denk mal, man bestimmt mithilfe der Rotverschiebung des verzerrte Licht um die erste Galaxie die Entfernung der dahinterliegenden Objekte. Wenn man nun weiß, dass die verzerrten Lichte von Objekten verschiedener Entfernungen stammen kann man sagen, dass zwei Galaxien hinter der ersten liegen müssen.

Wird das so gemacht oder gibt's ne andere Methode?

Mane

Bonjour, sollte dieses Thema (Gravitationslinse) nicht nach hier verschoben werden: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=1107.0
Ich meine, daß es dort besser reinpasst. Jac

Moin Jac,

jau, wurde erledigt.

Jerry

Ich denk mal, man bestimmt mithilfe der Rotverschiebung des verzerrte Licht um die erste Galaxie die Entfernung der dahinterliegenden Objekte. Wenn man nun weiß, dass die verzerrten Lichte von Objekten verschiedener Entfernungen stammen kann man sagen, dass zwei Galaxien hinter der ersten liegen müssen.

Das würde ich auch vermuten.

Mal noch 2 andere Frage zur Raumzeit, Masse und Gravitation:

Also wenn ich Einstein richtig verstehe, krümmt Masse die Raumzeit - und das was wir Gravitation nennen ist eigendlich gar keine Kraft sondern nur ein Effekt dieser Krümmung. Wenn sich die ISS um die Erde bewegt, dann nicht deshalb weil die Erde die ISS anzieht, sondern weil die Erde den sie umgebenden Raum in einer Art und weise krümmt, dass die eigendlich gradlinige Bewegung der ISS in der Raumzeit einen den Orbit ergibt.

Soweit richtig? Dann habe ich glatt mal 2 Fragen:

 1) Wenn sich die Raumzeit krümmt, und die Raumzeit aus 4 Dimensionen (höhe, breite, tiefe, zeit) hat, wohin krümmt sich die Raumzeit dann?

Ihr kennt sicher diese Grafik: ein Netz als Repräsentation der Raumzeit in dessen Mulden schwere Kugeln liegen dich sich umkreisen. Ja aber wenn das Netz 4 Dimensionen darstellt, krümmt sich das Netz doch in zusätzliche 4 Dimensionen - wie eine Box in einer anderen.



2) Warum muß "Gravitation" dann immer noch der Geschwindigkeits-Begrenzung der Lichtgeschwindigkeit gehorchen?

Wenn Gravitation, keine Kraft ist, sondern nur ein Effekt der krumen Raumzeit, dann gibt es auch keine Kraft übertragenden Teilchen oder Wellen. Da die Geschwindigkeits-Beschränkung aber nur für Teilchen und Wellen gilt, muß diese Beschränkung nicht unbedingt auch für die Geschwindigkeit der Auswirkung einer sich verändernden Masse auf die sie umgebenden Raumzeit gelten.

Es könnte natürlich sein, das die Raumzeit etwas braucht um sich an eine sich verändernde Masse anzupassen, aber diese Anpassungsgeschwindigkeit kann doch völlig unabhänig von der Lichtgeschwindigkeit sein, da sie ja nichts mit sich bewegenden Teilen zu tun hat. Da sich aber alle Teilchen und Wellen maximal Lichtschnell durch die Raumzeit bewegen können, kann sich die Masse an einem Punkt der Raumzeit in Realität auch nur maximal Lichtschnell ändern. Wenn man aber eine Masse aus dem nichts zaubern und in die Raumzeit legen könnte (vielleicht machen das ja virtuelle Teilchen...), könnte sich die Raumzeit auch sofort oder wenigstens schneller als mit Lichtgeschwindigkeit krümmen.

hmm? Jemand ne Idee wo mein Denkfehler ist?

Moin,

in Zusammenarbeit zwischen Hubble-Weltraumteleskop, dem Infrarotteleskop Spitzer, den Röntgensatelliten XMM-Newton und Chandra, dem Very Large Telescope sowie dem Subaru-Teleskop und dem Canada France Hawaii Telescope sind jetzt auf einer Fläche von 1.6 Quadratgrad ( 9 Vollmonscheiben) 67 Galaxien entdeckt worden, die als Gravitationsobjekte betitelt werden. Diese Gravitationsobjekte werden sichtbar, wenn das Licht, das in Richtung zu uns von einer entfernten Galaxie reist, vergrößert und verzerrt wird, während es einen massiven Gegenstand (massereiche Galaxie) zwischen dem Gravitationsobjekt und uns passiert (Gravitationseinwirkung).

Hier Gravitationsobjekt 0211+1139 >>>
Bild: NASA, ESA, C. Faure (Zentrum für Astronomie, University of Heidelberg) and J.-P. Kneib (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille)

Jerry

1) Wenn sich die Raumzeit krümmt, und die Raumzeit aus 4 Dimensionen (höhe, breite, tiefe, zeit) hat, wohin krümmt sich die Raumzeit dann?

Stell Dir mal den Raum als einen Schaumstoffball vor. Wenn Du den von innen aufsaugen bzw. komprimieren würdest (das Zentrum der Komprimierung wäre hierbei die Masse), aber nicht zerreißen, dann würde er sich nach innen zusammen ziehen. Der Raum wird also gestaucht.

2) Warum muß "Gravitation" dann immer noch der Geschwindigkeits-Begrenzung der Lichtgeschwindigkeit gehorchen?

Wenn Gravitation, keine Kraft ist, sondern nur ein Effekt der krumen Raumzeit, dann gibt es auch keine Kraft übertragenden Teilchen oder Wellen. Da die Geschwindigkeits-Beschränkung aber nur für Teilchen und Wellen gilt, muß diese Beschränkung nicht unbedingt auch für die Geschwindigkeit der Auswirkung einer sich verändernden Masse auf die sie umgebenden Raumzeit gelten.

Es könnte natürlich sein, das die Raumzeit etwas braucht um sich an eine sich verändernde Masse anzupassen, aber diese Anpassungsgeschwindigkeit kann doch völlig unabhänig von der Lichtgeschwindigkeit sein, da sie ja nichts mit sich bewegenden Teilen zu tun hat. Da sich aber alle Teilchen und Wellen maximal Lichtschnell durch die Raumzeit bewegen können, kann sich die Masse an einem Punkt der Raumzeit in Realität auch nur maximal Lichtschnell ändern. Wenn man aber eine Masse aus dem nichts zaubern und in die Raumzeit legen könnte (vielleicht machen das ja virtuelle Teilchen...), könnte sich die Raumzeit auch sofort oder wenigstens schneller als mit Lichtgeschwindigkeit krümmen.

hmm? Jemand ne Idee wo mein Denkfehler ist?

Du hast keinen Denkfehler. Die Theorien über Gravitation und Raum sind momentan einfach unausgegoren. Mit den Annahmen "Gravitation wäre keine Kraft" und "Die Raumzeit bestünde aus nichts" passt die Welt einfach vorn und hinten nicht zusammen.

Mit der Annahme "Der Raum besteht aus ganz kleinen Strukturen, sprich Teilchen" würde alles wieder passen. Dann würde es auch passen, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Gravitation die Lichtgeschwindigkeit ist.

Moin,

in APOD gibt es diesen Bericht:


Giant Cluster Bends, Breaks Images
Credit: NASA, ESA, H. Lee & H. Ford (Johns Hopkins U.)

Dieses spektakuläre Foto des Galaxienhaufens CL0024+1654 des Hubble-Weltraumteleskops wurde im November 2004 aufgenommen. Was sind das für seltsame blaue Objekte? Viele der hellen blauen Raumkörper stammen von einer einzelnen ungewöhnlichen, blauen, ringähnlichen Galaxie, die zufällig in der Sichtlinie hinter einem riesigen Galaxienhaufen steht. Der Galaxienhaufen erscheint hier typischerweise gelb und fungiert als Gravitationslinse. Eine Gravitationslinse kann mehrere Bilder von Hintergrundgalaxien erzeugen. Die charakteristische Form dieser Hintergrundgalaxie erlaubte Astronomen den Rückschluss, dass die Einzelbilder auf 4, 10, 11 und 12 Uhr, vom Mittelpunkt des Haufens aus gesehen, von ihr stammen. Ein blauer Klecks nahe der Haufenmitte ist wahrscheinlich ein weiteres Bild der gleichen Hintergrundgalaxie.

Jerry

Moin,

im Allgemein ist der Effekt des Gravitationslinseneffektes bekannt, hier geht es aber um einen speziellen Fall, nämlich dem Einsteinkreuz.

Wegen der Bildrechte hier der Link >>> Einsteinkreuz

Jerry

Moin,

fast alle hellen Objekte auf diesem Bild vom HST sind Galaxien von *Abell 2218*. Der Haufen ist so massereich und kompakt, dass seine Gravitation das Licht von dahinter liegenden Galaxien beugt und fokussiert.


Bild: APOD / Andrew Fruchter (STScI) et al., WFPC2, HST, NASA  Digitally reprocessed: Al Kelly

Über *Abell 2218* hatten wir hier schon etwas geschrieben >>> Proto-Galaxien/Antwort #5

Jerry

Das Keck-Observatorium hat mal wieder was neues gefunden. Zum ersten Mal hat man dort jetzt einen Quasar entdeckt, der für eine Hintergrundgalaxie als Gravitationslinse wirkt. Bis jetzt kannte man nur den umgekehrten Fall, dass eine Vordergrundgalaxie einen Quasar verstärkt.

Dieser Quasar ist 1,6 Mrd Lichtjahre von der Erde entfernt, die Hintergrundgalaxie 7,5 Mrd Lichtjahre. Dadurch ist es erstmals möglich, die Masse des Quasars über die Gravitationswirkung zu bestimmen. In den inneren 3200 Lichtjahren der Quasar-Galaxie befinden sich demnach 20 Mrd Sonnenmassen.



mfg websquid

Hallo zusammen,

mit der Gravitationslinse B1938 666 haben die Wissenschaftler die bis jetzt weiteste entfernte Zwerggalaxie entdeckt.

ein Infrarot- Bild der Gravitationslinse B1938 666

Credit: D. Lagattuta / WM Keck Observatory

Die Gravitationslinse B1938 666 wurde mit dem 10-Meter-Keck II-Teleskop mit Adaptive Optics auf dem Mauna Kea, Hawaii beobachtet.

In der Mitte befindet sich eine massive rote Galaxie, welche  9,8 Milliarden Lichtjahre von der Erde ist, und wie eine kosmische Lupe wirkt und das Licht einer noch weiter entfernten Galaxie, 17,3 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt, verzerrt.
Das Ergebnis ist ein spektakuläres  Einstein-Ring Bild der Hintergrund- Galaxie.

Mit diesem Gravitationslinsen-Effekt wurde die Masse der dunklen Galaxie festgestellt, sie hat 200 Millionen Mal die Masse der Sonne.
Die Größe, Form und Helligkeit des Einstein-Ring ist abhängig von der Verteilung der Masse der im Vordergrund abgebildenden Galaxie.
Computermodelle vermuten, dass die Milchstraße rund 10.000 Satelliten-Zwerggalaxien hat, aber nur 30 wurden beobachtet.
Den Namen für die Zwerggalaxie konnte ich nicht rauslesen....

Quelle:
http://keckobservatory.org/news/most_distant_dwarf_galaxy_detected/

Gertrud

Irgendwas scheine ich nicht wirklich zu verstehen. Wie kann denn etwas 17 Mrd. Lj. entfernt sein, wenn unser Universum grade 13,8 Mrd. Lj. alt sein soll? Gut, man könnte sagen, wir befinden uns abseits der Mitte, näher am Rand, und das beobachtete Objekt ist eben auf der anderen Seite. Aber das Bild mit der gemessenen Backgroundstrahlung sah nicht so aus, als ob wir uns "näher" am Rand befinden, weil dann aus einer Richtung stärkere Strahlung gemessen werden müsste.

Irgendwas scheine ich nicht wirklich zu verstehen. Wie kann denn etwas 17 Mrd. Lj. entfernt sein, wenn unser Universum grade 13,8 Mrd. Lj. alt sein soll? Gut, man könnte sagen, wir befinden uns abseits der Mitte, näher am Rand, und das beobachtete Objekt ist eben auf der anderen Seite. Aber das Bild mit der gemessenen Backgroundstrahlung sah nicht so aus, als ob wir uns "näher" am Rand befinden, weil dann aus einer Richtung stärkere Strahlung gemessen werden müsste.

Das lässt sich damit erklären, dass seit dem Zeitpunkt, an dem das Licht abgestrahlt wurde, das Objekt sich weiter entfernt hat.. Daher ist das beobachtbare Universum deutlich größer als 13,8 mrd. LY.

Und eine "Mitte" oder einen "Rand" des Universums gibt es ebensowenig, wie es bei einer Kugeloberfläche eine mitte oder einen Rand gibt.