1. 설명
중력에 의해 빛이 굴절하는 현상. 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의해 예측되었고 아서 스탠리 에딩턴에 의해 처음으로 관측되면서 일반 상대성 이론의 강력한 증거가 되었다.
파일:external/upload.wikimedia.org/220px-Black_hole_lensing_web.gif
블랙홀이 은하수를 배경으로 지나갈 경우의 중력 렌즈 효과를 시뮬레이션한 영상.[1]
고전 물리 이론에서는 빛은 파동이기 때문에 공간상에서 직진하는 것이 당연하였고 광양자 가설에 의해 입자로 간주된 뒤에도 그 질량이 0이기 때문에 중력의 영향을 받지 않아서 우주공간 상에서 직진하는 것이 당연하였다. 이를 깨트린 것이 일반 상대성 이론. 이에 따르면 기존에 평평하고 불변하는 것으로 여겨졌던 공간이 중력에 따라 휘기 때문에 이 휜 공간을 따라 빛도 굴절하게 된다. 이러한 효과는 수성의 궤도와 함께 기존의 역학으로는 설명할 수 없는 현상으로 일반 상대성이론이 수성의 궤도를 효과적으로 설명한 것과 이전에 알려진 바 없었던 중력렌즈 효과가 에딩턴경에 의해 관측되면서 일반 상대성 이론이 기존의 역학을 누르고 패러다임을 차지하게 된다.
중력 렌즈 효과로 인해 광원의 위치가 바뀌는 것 뿐만 아니라 실제 렌즈처럼 광량을 증폭하는 효과도 있기 때문에 매우 먼 거리에 있는 천체를 관측하는데 이용되기도 한다. 이러한 목적의 관측은 허블 우주 망원경이 찍은 허블 프론티어 필드(Hubble Frontier Field)가 대표적이다.
Rudy E. Schild가 이끄는 하버드의 천체물리학 연구팀은 중력렌즈 효과를 통하여 지구의 약 3배 질량정도 되는 행성이 40억 광년 떨어진 위치에 존재하는걸 확인했다고 한다. 행성, 그것도 40억 광년 거리에. 현재까지 가장 먼 거리에서 발견된 행성으로 위키백과에 랭크되어 있다.#[2]
태양이 일으키는 중력 렌즈 효과를 대물렌즈로 사용하는 초대형 우주망원경을 만들자는 아이디어가 있다. 이것이 실현된다면 수십광년 떨어진 행성의 고해상도 사진을 얻을 수 있는 초고성능 망원경이 되겠지만 이를 위해서는 접안 렌즈를 태양에서 550AU 거리에 설치해야 한다. 이는 현재까지 인류가 만든 인공물 중 가장 멀리 이동한 보이저 1호가 이동한 거리보다도 몇 배나 먼 거리이므로 근미래에는 실현하기 어려울 것으로 보인다.
파일:external/upload.wikimedia.org/220px-Black_hole_lensing_web.gif
블랙홀이 은하수를 배경으로 지나갈 경우의 중력 렌즈 효과를 시뮬레이션한 영상.[1]
고전 물리 이론에서는 빛은 파동이기 때문에 공간상에서 직진하는 것이 당연하였고 광양자 가설에 의해 입자로 간주된 뒤에도 그 질량이 0이기 때문에 중력의 영향을 받지 않아서 우주공간 상에서 직진하는 것이 당연하였다. 이를 깨트린 것이 일반 상대성 이론. 이에 따르면 기존에 평평하고 불변하는 것으로 여겨졌던 공간이 중력에 따라 휘기 때문에 이 휜 공간을 따라 빛도 굴절하게 된다. 이러한 효과는 수성의 궤도와 함께 기존의 역학으로는 설명할 수 없는 현상으로 일반 상대성이론이 수성의 궤도를 효과적으로 설명한 것과 이전에 알려진 바 없었던 중력렌즈 효과가 에딩턴경에 의해 관측되면서 일반 상대성 이론이 기존의 역학을 누르고 패러다임을 차지하게 된다.
중력 렌즈 효과로 인해 광원의 위치가 바뀌는 것 뿐만 아니라 실제 렌즈처럼 광량을 증폭하는 효과도 있기 때문에 매우 먼 거리에 있는 천체를 관측하는데 이용되기도 한다. 이러한 목적의 관측은 허블 우주 망원경이 찍은 허블 프론티어 필드(Hubble Frontier Field)가 대표적이다.
Rudy E. Schild가 이끄는 하버드의 천체물리학 연구팀은 중력렌즈 효과를 통하여 지구의 약 3배 질량정도 되는 행성이 40억 광년 떨어진 위치에 존재하는걸 확인했다고 한다. 행성, 그것도 40억 광년 거리에. 현재까지 가장 먼 거리에서 발견된 행성으로 위키백과에 랭크되어 있다.#[2]
태양이 일으키는 중력 렌즈 효과를 대물렌즈로 사용하는 초대형 우주망원경을 만들자는 아이디어가 있다. 이것이 실현된다면 수십광년 떨어진 행성의 고해상도 사진을 얻을 수 있는 초고성능 망원경이 되겠지만 이를 위해서는 접안 렌즈를 태양에서 550AU 거리에 설치해야 한다. 이는 현재까지 인류가 만든 인공물 중 가장 멀리 이동한 보이저 1호가 이동한 거리보다도 몇 배나 먼 거리이므로 근미래에는 실현하기 어려울 것으로 보인다.
2. 예시
- 거시중력렌즈(Macrolensing): 은하나 은하단과 같은 큰 중력을 가진 천체가 앞에 있을 때 배경에 있는 은하들의 형태가 찌그러져 보이는 현상이며, 현재까지는 인류가 유일하게 그 형태를 관측할 수 있는 중력 렌즈 현상이다. 은하들의 배치가 시선 방향으로 완벽한 배치를 이루면 좋겠지만 그러한 경우는 흔치 않기 때문에 은하의 상이 약간 찌그러지거나 심한 경우 호(弧) 모양으로 변형된 형태로 발견되는 경우가 많다.
- 아인슈타인 링: "관측자-중력원-광원"이 일직선으로 존재하는 경우 광원에서 나온 빛이 중력원의 주변을 지나쳐서 오기 때문에 중력원 주변이 고리처럼 보이는 현상이다. 시선 방향으로 일직선에 가깝게 정렬된 세 천체가 있어야 하기 때문에 매우 드문 현상이며, 현재까지 완벽한 아인슈타인 링은 발견되지 않았다. 예시
- 아인슈타인의 십자가: 렌즈 역할을 하는 천체의 질량 분포가 비대칭적일 경우 천체의 상이 여러 개가 보일 수 있다.
3. 창작물에서의 표현
- 창세기전을 관통하는 뫼비우스의 우주에서 중심되는 설정이다. 블랙홀의 거울 효과라고 명명했는데 먼 우주로 우주선을 보낸 목표가 알고보니 블랙홀에 의해서 휘어진 자신들의 외행성이 었다는 설정이다. 좀더 심도 있는 연구를 하기 전에 정치적 자연환경적 사정때문에 불가능했기에 그냥 우주선을 보내버려 타임 패러독스가 발생한다.