重力レンズについて

質問

「一般相対性理論」が予言した重力レンズについてですが、本物のレンズのような役割をするのでしょうか？
もし、遠くの星(見たい星)が焦点距離(重力レンズに焦点距離があるのかどうか知りませんが)よりも重力レンズの役割を果たす星に近い所に位置する場合、たとえその星が重力レンズの役割を果たす星より大きくても見えなくなるのでしょうか？

回答No.6

DASS · ベストアンサー

地球のはるか彼方に星Ａがあり、地球と星Ａの直線上に星Ｂが存在している。
星Ａ－－－－→星Ｂ－地球
このままでは、星Ａは星Ｂの影になってしまい、地球で星Ａを観測することはできないと思われる。
しかし、星Ｂの重力が非常に大きい場合、星Ｂのそばを通った星Ａの光が曲げられ、地球に光が集まることで、星Ｂの裏にある星Ａが観測できる、と言うことですよね。
　　／－－－－－－＼
星Ａ－－－－→星Ｂ　地球
　　＼－－－－－－／
平行光が焦点に集まるというのはイメージしやすいかと思います。

質問の半分は、星Ａが星Ｂに近い場合どうなるか？と言う事ですよね。

　　　／→？
　　／
星Ａ→星Ｂ　地球
　　＼
　　　＼→？

星Ｂが星Ａの光をどれだけ曲げられるか？によるような気もします。
星Ｂの重力が弱ければ、下図のようになり、地球での星Ａの観測は無理でしょう。

　　　／→→→→→
　　／
星Ａ→星Ｂ　地球
　　＼
　　　＼→→→→→

星Ｂに、ブラックホールのような強力な重力があれば、下図のように光を曲げることもできると思います。
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星Ａ→星Ｂ　　地球
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　　　＼→／

さらに今回の質問には、星Ａが星Ｂよりも大きい場合はどうなるか？と言う事が付け加わっていますよね。

星－－－－→？
　－→星Ｂ　　　地球
Ａ－－－－→？

先ほどと同じく、星Ｂがどれだけ光を曲げられるか？によるような気がします。

ちょっと極端な例ですが、星Ａが太陽で、星Ｂが金星とすると、星Ａ(太陽)の光は、余裕で星Ｂ(金星)の周囲から地球に降り注いできますよね。

質問に対する結論としては、星Ａと星Ｂの大きさや、お互いの距離や、星Ｂの重力などのそれぞれの条件の組み合わせによって、星Ａが見える条件になる時もあれば、見えない条件になるときもある、ではないでしょうか。

回答No.5

SortaNerd

No3のURLが言っているのは銀河と銀河の間、何もないところが凹レンズになるということで、普通、重力レンズといったら重力源の周りに出来る凸レンズのことを指すと思います。

ところでどうして物が見えなくなるということになるかがわかりません。普通のレンズでは凸にせよ凹にせよ軸上にある物が見えなくなることはないでしょう。重力レンズでもこれは同じではないでしょうか。
逆に重力源より小さいものが見えたりはしますが。

お礼

大変遅くなりもうしわけありません。

>どうして物が見えなくなる…

に関してですが、
小---大---観測者
という位置関係であれば普通に「小」は見えないと思います。
重力レンズは中心に物体があるために、その物体が大きければ見えなくなるのではないかと思ったのですが…

回答No.4

asuca

＞それとも重力レンズは「凹レンズ」のような働きをし、実際に理論的、かつ実験(観測)的に証明と確認がなされているのでしょうか？

それは＃１と＃３のページをちゃんとしっかり見た上での話でしょうか？

お礼

＃１には「ワイングラスの底」の様な形状、＃３には「凹レンズ」と書いてあると思います。
凹レンズは入射した平行光線を一点から出てくるように拡散し、ワイングラスの底の様な形状では入射してきた平行光線を集めるように曲げるものだと思います。
2つはまったく異なるものだと思いますが何か私が勘違いしているのでしょうか？

回答No.3

asuca

＞実際に焦点距離等、レンズと同じ役割を果たすのでしょうか？

通常の工学レンズとは少し違いますが焦点距離的な物はあります。
重力レンズの作用によって見えないはずの星が見えたということでもレンズの効果はあるわけです。

参考URL：

http://www3.osk.3web.ne.jp/~redshift/th14.htm

お礼

再び、ありがとうございます。
参考URLを参照させてもらったのですが、
「私が考えた理由は…」に続けて
「凹レンズ」、「虚像」といった文言が続いています。
これはこのHP作者の理論を説明するために用いられているのでしょうか？
それとも重力レンズは「凹レンズ」のような働きをし、実際に理論的、かつ実験(観測)的に証明と確認がなされているのでしょうか？さらに「実像」や「虚像」といった工学レンズと同じ像ができるのでしょうか？
しつこくて申し訳ないのですが気になって眠れません。
回答をよろしくお願いします。

回答No.2

akari_3

レンズという言葉に誤解があるようです。
何も本当にレンズができるわけではありません。
ここでいうレンズとは光を曲げるということです。
だから、重力の強い星の表面付近から見えるものは
歪んで見えます。
そういうことです。

お礼

素早い回答ありがとうございます。

少し私の質問が説明不足だったようです。
何も星の周りにレンズができると思っているわけではありません。
「巨大な質量を持つ物質が周囲の時空を大きく曲げると、その物質の近くを通過する光の進路も曲がる」
ことにより重力レンズの存在が予言されたことは理解しています(実際に観測されていることも)。
私が聞きたかったのは、もし遠くにある物質が重力レンズの役割を果たす物質より大きくても(質量ではなく大きさが)、重力レンズの役割を果たす物質の近くにある場合は重力レンズの影響で見えなくなるのでしょうか？ということです。

回答No.1

asuca

参考URLをみると色々分かりますよ。

参考URL：

http://astro.ysc.go.jp/grav-lens.html

お礼

素早い回答ありがとうございます。
しかし、実際に焦点距離等、レンズと同じ役割を果たすのでしょうか？