강한 중력렌즈 효과 문서 원본 보기

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'''강한 중력렌즈 효과'''({{lang|en|Strong gravitational lensing}})는 [[아인슈타인 고리]]처럼 여러 상을 만들 수 있을 정도로 충분히 강한 [[중력렌즈]] 효과이다. 강한 중력렌즈 효과가 일어나려면 렌즈 역할을 하는 천체의 질량 밀도가 임계밀도 <math>\Sigma_{cr}</math>보다 커야 한다. 이 효과로 나타나는 상은 뒤의 천체가 점 모양이면 여러 개로, 면적을 가졌으면 호나 고리 모양으로 보인다. 상의 형성은 홀수 정리를 따른다.<ref name="Mediavilla 2016 p. ">{{서적 인용| last=Mediavilla | first=Evencio | title=Astrophysical Applications of Gravitational Lensing | publisher=Cambridge University Press | year=2016 | isbn=978-1-107-07854-3 }}</ref>

강한 중력렌즈 효과는 [[알베르트 아인슈타인]]의 [[일반 상대성이론]]에서 예측하였으며, 1979년 데니스 왈시, 밥 칼스웰, 레이 웨이먼이 [[이중준성]]이라고 불리는 천체가 사실은 같은 천체가 상 2개로 나타나는 것임을 밝혀내며 참으로 밝혀졌다.<ref name="BernsteinTyson1993">{{저널 인용|last1=Bernstein|first1=G. M.|last2=Tyson|first2=J. A.|last3=Kochanek|first3=C. S.|title=A large arc in the gravitational lens system 0957 + 561|journal=The Astronomical Journal|volume=105|year=1993|pages=816|issn=0004-6256|doi=10.1086/116474|bibcode = 1993AJ....105..816B }}</ref>

== 관측 ==
강한 중력렌즈 효과 대부분은 은하단 규모의 광범위 관측에서 나타난다.

=== 은하 중력렌즈 ===
[[파일:A remote light source passing behind a gravitational lens.gif|섬네일|광원이 중력렌즈(가운데의 점)를 통과하는 모습. 옅은 원은 중력렌즈 효과가 없었을 경우 관측 예상도, 하얀색 모양은 중력렌즈 효과로 인해 나타나는 상의 모습이다.]]

렌즈 역할을 하는 앞쪽 천체가 [[은하]]인 경우이다. 뒤 배경 천체가 [[퀘이사]]나 [[제트 (천문학)|제트]]가 크지 않은 천체인 경우 상은 점 모양으로, 뒤 배경 천체가 은하이거나 제트가 발달한 천체인 경우 호나 고리 모양이 된다. {{As of|2017}}, 은하와 은하 사이의 중력렌즈 효과가 나타나는 사례는 수백 건 이상이 관측되었으며,<ref name="Wang Shu Li Zheng pp. 3757–3763">{{저널 인용| last1=Wang | first1=Lin | last2=Shu | first2=Yiping | last3=Li | first3=Ran | last4=Zheng | first4=Zheng | last5=Wen | first5=Zhonglue | last6=Liu | first6=Guilin | title=SDSS J1640+1932: a spectacular galaxy–quasar strong lens system | journal=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society | publisher=Oxford University Press (OUP) | volume=468 | issue=3 | date=2017-03-28 | issn=0035-8711 | doi=10.1093/mnras/stx733 | pages=3757–3763|arxiv = 1703.07495 |bibcode = 2017MNRAS.468.3757W }}</ref> [[LSST]]와 [[유클리드 (우주선)|유클리드]] 망원경을 통해서는 10만 개 이상을 새로 발견하리라고 기대되고 있다.<ref name="Collett2015">{{저널 인용|last1=Collett|first1=Thomas E.|title=The population of galaxy-galaxy strong lenses in forthcoming optical imaging surveys|journal=The Astrophysical Journal|volume=811|issue=1|year=2015|pages=20|issn=1538-4357|doi=10.1088/0004-637X/811/1/20|arxiv = 1507.02657 |bibcode = 2015ApJ...811...20C |s2cid=55417261 }}</ref>

=== 은하단 중력렌즈 ===
앞쪽 천체가 [[은하단]]인 경우로, 보통 강한 중력렌즈 효과(상의 분산)와 [[약한 중력렌즈 효과]](상의 교란)가 같이 나타난다. 대표적인 예시는 흔히 '녹은 고리'라고 불리는 은하단 GAL-CLUS-022058s이 있다.<ref name="MoltenRing3">{{웹 인용|last1=Tuesday |first1=Hailey Rose McLaughlin | title=Hubble captures a clear shot of a 'Molten Ring' |url=https://astronomy.com/news/2020/12/hubble-captures-a-clear-shot-of-a-molten-ring |website=Astronomy.com |language=en}}</ref>

== 천체물리학적 이용 ==
=== 질량 측정 ===
중력렌즈 효과는 [[중력 퍼텐셜]]의 영향만 받기 때문에, 이를 이용해 렌즈 역할을 하는 천체의 질량을 결정할 수 있다. 구체적으로는, 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 실제로 나타나는 상의 모습을 제일 잘 재현하는 경우를 질량으로 간주한다. 현재 학계에서는 이를 이용해 은하 중심의 질량 분포와 [[암흑물질 헤일로]] 연구를 진행하고 있다.<ref name="Kochanek2006">{{서적 인용|last1=Kochanek|first1=C. S.|title=Gravitational Lensing: Strong, Weak and Micro |chapter=Strong Gravitational Lensing|series=Saas-Fee Advanced Courses |volume=33|year=2006|pages=91–268|doi=10.1007/978-3-540-30310-7_2|isbn=978-3-540-30309-1 }}</ref>

=== 시간 지연 ===
빛이 여러 상을 만들 때 지나는 경로도 여럿이 되므로, 각 경로에 따라 중력 퍼텐셜이 달라 시간이 지연되는 정도가 다르다. 여기서 천체의 질량과 [[물리 우주론]]에 따라 시간 지연의 정도가 달라지기 때문에, [[허블 상수]] 등 우주론에서 등장하는 수치를 측정할 수 있다.<ref name="CourbinMinniti2002">{{서적 인용|last1=Courbin|first1=Frédéric|last2=Minniti|first2=Dante|title=Gravitational Lensing: An Astrophysical Tool|series=Lecture Notes in Physics |volume=608|year=2002|issn=0075-8450|doi=10.1007/3-540-45857-3|isbn=978-3-540-44355-1 }}</ref>

== 사진 ==
<gallery   widths="250px" heights="220px"    >
Peering into the past SDSS J0928+2031.jpg|중력렌즈 효과가 나타나는 은하단 SDSS J0928+2031.<ref>{{웹 인용 |title=Peering into the past |url=https://www.spacetelescope.org/images/potw1903a/ |website=www.spacetelescope.org |access-date=21 January 2019 |language=en |archive-date=2019-01-21 |archive-url=https://web.archive.org/web/20190121232446/https://www.spacetelescope.org/images/potw1903a/ |url-status= }}</ref>
Awesome gravity SDSS J1138+2754.jpg|[[허블 우주망원경]]이 촬영한 은하단 SDSS J1138+2754.<ref>{{웹 인용 |title=Awesome gravity |url=https://www.spacetelescope.org/images/potw1837a/ |website=www.spacetelescope.org |access-date=10 September 2018 |archive-date=2020-08-05 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200805022946/https://spacetelescope.org/images/potw1837a/ |url-status= }}</ref>
Rings of Relativity.jpg|허블 우주망원경이 촬영한 은하단 GAL-CLUS-022058s으로, 흔히 '녹은 고리'라고 부른다.<ref name="MoltenRing1">{{웹 인용|last1=Jenner |first1=Lynn |title=Hubble Snapshot of "Molten Ring" Galaxy Prompts New Research |url=https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/hubble-snapshot-of-molten-ring-galaxy-prompts-new-research |website=NASA |date=22 September 2021}}</ref>

</gallery>

== 각주 ==
{{각주}}

[[분류:중력렌즈]]