Fale grawitacyjne w soczewkach
grawitacyjnych

Częsty ostatnio temat publikacji — soczewki grawitacyjne — uważane są za przyczynę, dla której pewne kwazary obserwujemy jako „podwójne” a nawet „potrójne”. Zdarza się to wtedy, kiedy pomiędzy obserwatorem a kwazarem znajduje się masywna galaktyka, ogniskująca promieniowanie radiowe i widzialne wysyłane przez kwazar w bardzo różne i złożone sposoby. Oba wymienione promieniowania mają naturę elektromagnetyczną, a ich oddziaływanie z soczewkami grawitacyjnymi jest dość dobrze poznane. Jaki jednak wpływ soczewki te mają na fale grawitacyjne? Odpowiedź na to pytanie miałaby zasadnicze znaczenie dla raczkującej astronomii fal grawitacyjnych. Detektory, którymi ta dysponuje, trudno nawet tak nazwać ze względu na ich znikomą czułość (często zresztą w ogóle kwestionowaną). Perspektywy tej dziedziny uległyby radykalnej poprawie gdyby można było wykorzystać niektóre obiekty astronomiczne (np. Słońce) w charakterze soczewek zbierających promieniowanie grawitacyjne. Rozwijając idee Einsteina i Zwicky'ego zaproponował to w roku 1973 L. Ch. Ingel, dochodząc do wniosku, że właściwości ogniskujące wewnętrznego pola grawitacyjnego masywnych ciał o symetrii kulistej są wystarczająco dobre w odniesieniu do promieniowania neutrinowego i grawitacyjnego, by rokować ich wykorzystanie w praktyce. Ten optymistyczny wniosek zakwestionowany został ostatnio przez R. Bonza i M. Haugana z uniwersytetu stanu Utah (USA). Analiza matematyczna problemu ogniskowania fal grawitacyjnych w soczewkach grawitacyjnych wykazała, że chociaż optyka geometryczna przewiduje bardzo wysoki stopień wzmocnienia tych fal w pewnych miejscach (zwanych kaustykami), to jednak w praktyce wzmocnienie ograniczone jest przez efekty dyfrakcyjne, a poniżej pewnej częstotliwości granicznej w ogóle nie następuje. Oznacza to, że w soczewkach grawitacyjnych wzmocnieniu ulec mogą fale grawitacyjne o wysokiej jedynie częstotliwości. Wspomniana częstotliwość graniczna jest odwrotnie proporcjonalna do masy soczewki i niezależna od innych czynników, takich jak na przykład jej kształt. Mówiąc krótko: duże obiekty mogą wzmacniać fale grawitacyjne o niższej częstotliwości niż obiekyy małe. Ilustrując to konkretnym przykładem, częstotliwość graniczna w przypadku Słońca jest równa około 2 kHz. Ponieważ częstotliwości fal grawitacyjnych zmieniają się od około 0,0002 Hz do 2 kHz (najczęściej około 20 Hz), okazuje się, że Słońce jest zbyt mało masywne, by nadawać się do ich ogniskowania.

Wg Astrophys. Space Sci., 1981, 78, 199