アインシュタインリングって存在するのでしょうか？

質問

アインシュタインリングって存在するのでしょうか？

リングは「真ん中に穴がある輪」だと思いますが、以下のURLの写真を見ましたが穴がありません。
これはアインシュタインリングなのでしょうか？

http://crocus.sci.kumamoto-u.ac.jp/physics/astro/HST/others/ring.jpg

回答No.28

Tacosan · ベストアンサー

「本来」とは?
アインシュタイン自身が「こうなることがありうる」と言ったもの? それとも「アインシュタインリング」という名前を付けた最初の文献における定義? はたまた別物?

もっとも, おそらくそれらの文献に触れられる環境ではないので「調べろ」と言われてもほぼ不可能であると宣言しておきましょうか. なんかの方法で当該文献を送ってくれるのであれば調べる可能性が全くないとはいわんけど, それでもおそらく (主に言語の問題で) 不可能であるだろうと強く予想される.

お礼

ご回答ありがとうございます。
回答者様のおっしゃる通り、不可能であるだろうと強く予想されますね。

回答No.27

k_kota

アインシュタインリングは、写真のリング状の部分です。
レンズの影響を受けた星の光はそのリング状の部分に集中しています。
それはレンズの特性の関係であり、レンズ中心を通る光は大きく曲げられ、
遠過ぎる位置を通る光は曲がらずに地球に届きません。
その結果周辺部分の光が地球に届くのです。

レンズを生み出した重力はブラックホールで無ければ光を放ちます。
よって観測できますが、そこはリングの部分に含まれません。
よって、リング状の部分の名称としてアインシュタインリングとするのは特におかしな話ではありません。
アインシュタインリングは見かけ上、他の天体によって穴が見えないこともあります。

ドーナツの穴に苺が乗ってて穴が見えなくてもドーナツがリング状であることは変わり無いですよね。

補足

ご回答ありがとうございます。

＞レンズを生み出した重力はブラックホールで無ければ光を放ちます。
当然、そう理解しています。

＞アインシュタインリングは見かけ上、他の天体によって穴が見えないこともあります
本来のアインシュタインリングがあれば、そうなることもあると理解しています。

回答No.26

Tacosan

え? 答えならとうの昔に出てるよね.
最初の質問の URL にある画像は
・通常の意味ではアインシュタインリングである.
・あなたのいう意味では違う.

補足

ご回答ありがとうございます。

では、本来の意味ではどうなんでしょう？

回答No.25

Tacosan

じゃあ, あんたのいう「シュバルツシルト半径の太陽」ってなに? そもそもここでいう「シュバルツシルト半径」っていくら?

お礼

ご回答ありがとうございます。

毎回、迅速な回答をいただき、大変感謝しております。

今回は、未だに回答を頂けませんが、回答者様に、私の質問に答えられるだけの専門知識、思考能力レベルがおありになるのでしたら、お暇なときで結構ですので、ぜひ回答いただきますようお願いします。

補足

ご回答ありがとうございます。
＞ あんたのいう「シュバルツシルト半径の太陽」ってなに?
ブラックホールです。
ブラックホールでない限り真後ろの天体は見えません。
アインシュタインリングは存在するのでしょうか。

回答No.24

Tacosan

「よく読む」までもないが, あっちでは「質量が強大」 (ってなんだ) としか書いてない. どこに「ブラックホール」と書いてあるんだ?
「質量がでかい」にしろ「重力が強い」にしろ, 直接「ブラックホール」とは書いてないんだから, あの文章のみを持って「ブラックホール」とするのは自分勝手に過ぎる. それとも, ちゃんと数学的な根拠を示してもらえるか?

補足

ご回答ありがとうございます。

＞あの文章のみを持って「ブラックホール」とするのは自分勝手に過ぎる.
私は一言も「ブラックホール」などと書いていません。「シュヴァルツシルト半径の太陽」と書きました。
あなたの自分勝手な表現で事実を曲げないでください。
回答者様は、度々事実を歪曲し質問の焦点をはぐらかそうとするのは何故ですか？

＞数学的な根拠を示してもらえるか?
ナンセンスです。常に「物理法則が先に在り」、かつ「正しい」のです。数字は常に後付けです。
数学的な根拠を示せば物理法則が変わるというなら、その物理学的根拠を示してもらえますか？
素人にこんなことを言わせないで頂きたい。

＞あの文章のみを持って「ブラックホール」とするのは自分勝手に過ぎる.
あの文章を持って「ブラックホール」としたのは回答者様の自分勝手に過ぎません。
そして回答者様が自分勝手に「ブラックホール」とした事実から、回答者様自身が、一直線上の後ろの物体を観測できるのはレンズ天体がブラックホールの場合だけと理解しているからではないでしょうか？

物理法則はその事象の、規模、位置、時間で変化しない不変的なものです。
複数の説明者が、同一の事象を同じ法則で説明できなければ、一人以上若しくは全員が間違っています。

アインシュタインリングは存在するのでしょうか。

回答No.23

Tacosan

何がどう「違う見解」なのか, まったくわからん. あなたの勝手な表現を使わず, 一般に通じるように説明してくれ.

補足

ご回答ありがとうございます。

＞あなたの勝手な表現を使わず…
一直線上「そういう位置関係にあり、かつ太陽位置にある物体質量が強大なら、直線上に強大物体の向こう側にある金星が見えます。」は回答者kgrjy様の表現です。
私の表現ではありません。

＞何がどう「違う見解」なのか, まったくわからん.
回答者kgrjy様は、天体の質量が強大でなければ、後ろ側の物体は見えないという見解です。
Tacosan様は、天体の質量が弱小ても、後ろ側の物体が見えるという見解です。

実際、金星が太陽の真後にある時、太陽が見える限り、地球から太陽と金星を同時に観測できませんが、天体の質量が弱小でも、後ろ側の物体が見えるのら、金星がリング状に観測されるはずです。
水星や火星も真後ろにある物全てがリング状に見えるはずです。

物理法則はその事象の、規模、位置、時間で変化しない不変的なものです。
複数の説明者が、同一の事象を同じ法則で説明できなければ、一人以上若しくは全員が間違っています。

アインシュタインリングは存在するのでしょうか。

回答No.22

Tacosan

面倒なので指摘するだけに留めますが....
(2) と (3) の間に論理的飛躍があります. ブラックホールになる前にアインシュタインリングができるという可能性を全く否定できていません.

補足

ご回答ありがとうございます。

以下のURLの回答者kgrjy様はTacosan様と異なる見解を示していらっしゃいます。

ANo.2の回答および補足を参照願います。
http://okwave.jp/qa/q6161055.html

物理法則はその事象の、規模、位置、時間で変化しない不変的なものです。
複数の説明者が、同一の事象を同じ法則で説明できなければ、一人以上若しくは全員が間違っています。

アインシュタインリングは存在するのでしょうか。

回答No.21

phobos

ANo.11です。まだ閉じられていなかったので再度投稿させてもらいます。

質問者さんの他のご質問やお礼文を拝見しますと、質問者さんが独特の論理構成によって非常にユニークな理論を構築されているらしいことがわかってきました。

ですので私を含め一般の回答者が通常の常識に基づく回答をして理解して頂こうと努力しても、なかなか受け入れてもらえないのだろうと思われます。

普通はここで徒労感を感じてそれ以上の回答は控えるところですが、Tacosanさんの孤軍奮闘に敬意を表し、あえて再投稿することにしました。
下記の点に対して質問者さんの独自理論ではどう説明されることになるのかに興味が沸いてきたためでもあります。

さて回答の本題ですが、一般に言われるアインシュタインリングの見える理由は下記のようになります。

(1)図のＡ，Ｂは遠方の銀河、Ｅは地球で、三者は一直線上にあるものとします（※１）。

(2)ＢからＣに向かって発した光がＡの重力レンズ作用によって進路をＣ’に曲げられて地球Ｅに到達します（※２）。

(3)同様にＤに向かった光はＤ’のように進路を曲げられて地球Ｅに到達します。

(4)ＡからＥに向かって発した光はそのままＥに到達します（図の赤矢印）（※３）。

(5)この結果、地球ＥからＡ，Ｂを観測すると、Ａをはさんで両側にＣ’とＤ’の像が見えることになります。

(6)Ａの重力レンズ効果がＢＡＥの直線に対して軸対象であるならば、同様にしてＢの像はＡを中心に図の水色で示すようなリング状に並ぶことになります。これがアインシュタインリングです（※４）。

回答は以上ですが、質問者さんの理論から見て認められないのは、上記(1)～(6)のどの部分なのでしょうか？

（注）
※１）それぞれ固有運動している天体のうち、地球Ｅから見て現在たまたま一直線上に並んでいるＢ，Ａのペアを選んで観測する、ということです。
ちなみに質問者さんが読まれたのがどんな文献なのかは知りませんが、アインシュタインリングが「無数にある」というのはたぶん言葉のアヤであって、「無限個数存在する」と言う意味でないのは自明のことです。
おそらくは現在までに観測できた範囲は全天のごく一部に過ぎない所から「探せばまだまだ無数に見つかるはず」と言う文脈の中で書かれたコトバではないでしょうか。ご確認を願います。

※２）正確に言うならば「Ａの重力レンズで進路を（Ｃ’に）曲げられた結果地球に到達することになった（もとはＣに向かって発せられた）光」です。
質問者さんはどうやら、ＢからＡＥに向かった光がどうにかしてＡを迂回してＥに届かなければ、ＥからＢは見えないはずだ、とお考えのようですね。
でもそれは違います。Ｂ→Ｃ’→Ｅの経路でＢの光をＥで見ることができるのです。
もちろんＣ’に見えるのはＥ（Ａ）からまっすぐに見た時のＢの姿ではなく、ちょっと斜めにずれたＣ方向から見た時の姿になりますが。

※３）Ａはブラックホールではなく通常の銀河です。ですのでＡからＥに向かって発した光は何の問題もなくＥにそのまま到達します。
ところでANo.11の捕捉で質問者さんは
> ＞「ブラックホールでないと光は曲がらないはず」、
> ＞したがって「アインシュタイン・リングを作るほどの
> ＞大質量はブラックホールなのだから
> ＞中心の光は見えないはず」とお考えなのでは
> いいえ。そんな考えはしてませんよ。
と言っておられますが、ANo.20のお礼欄では
> つまり、地球と一直線上にあるレンズ天体が、その背後の天体の光が見えるほど曲げる重力をもつ場合、そのレンズ天体自身の光は球に届くはずがないと考えます。
と言っておられます。矛盾しているように思えます。

※４）アインシュタインリングは、いわば「蜃気楼」のような物です。
また、本当にリング状に見えるのは三天体が厳密に一直線に並んだ場合だけで、多くの場合はリングが偏ったり部分的にしか見えないことでしょう。
でもそれは本質的な問題ではありませんね。
重要なのは重力レンズ効果が観測で実証できることであって、そのうちの特殊な条件下での現象に特別な名前を付けているだけのことです。

お礼

質問ありがとうございました。

新たな補足を追記しておりますので、暇をみてご覧になり、可能であれば回答願います。

私のやったことは「思考実験」と呼ばれるんですね。
上級SEは思考実験の専門家ということになります。
実機試験では発見できない１００万回に一度発生する問題をそうやって解析するんですよ。
時には、夢の中でバグを発見したりします。
まさに「朝飯前」です。

補足

ご回答ありがとうございます。
「狂ってる」と思われて見放されたのかと思っていました。感謝です。

＞回答は以上ですが、質問者さんの理論から見て認められないのは、上記(1)～(6)のどの部分なのでしょうか？
全て認められません。
(1)はANo.20のお礼で説明したとおりです。

＞アインシュタインリングが「無数にある」というのはたぶん言葉のアヤであって…
はい、言葉のアヤです。

> つまり、地球と一直線上にあるレンズ天体が、その背後の天体の光が見えるほど曲げる重力をもつ場合、そのレンズ天体自身の光は球に届くはずがないと考えます。
と言っておられます。矛盾しているように思えます。
矛盾しているような表現は、全てこの一行を問うための言葉のアヤとして使用しました。

本件に関連する質問を以下のURLでしていますので、そちらも参照してください。
http://okwave.jp/qa/q6161055.html

余談：
8月9日に５年通院中の心療内科医に、一般相対性理論の説明の瑕疵とそれを修正・包括する理論を理解している旨を話した後、「私には正常な判断能力が認められるか？」と確認しております。
医師は回答してくださいました。「全く問題ない、十分ある」と。

私の思考は以下のURLの内容に基づいています。
http://okwave.jp/qa/q6116331.html

一般相対性概論

この理論は２つの原理により成り立つ。
１つ目が、「一般相対性原理」。 質量、力、時間、速度は、全て相対的な事象である。光も例外ではない。
２つ目が、「等価原理」。質量＝力＝時間＝速度である。

物質Ａ、Ｂを例に考えると以下の通りになる。
１．質量
物質Ａの、物質Ｂに対する相対速度が最小になる時、その質量は最小になる。
物質Ａの、物質Ｂに対する相対速度が最大になる時、その質量は最大になる。

２．時間
物質Ａの、物質Ｂに対する相対速度が最小になる時、その時間は最大になる。
物質Ａの、物質Ｂに対する相対速度が最大になる時、その時間は最小になる。

３．速度
物質Ａの、物質Ｂに対する相対時間が最小になる時、その速度は最大になる。
物質Ａの、物質Ｂに対する相対時間が最大になる時、その速度は最小になる。

４．力
物質Ａの、物質Ｂに対する相対速度が最小になる時、その引力は最小になる。
物質Ａの、物質Ｂに対する相対速度が最大になる時、その離力は最大になる。
定義：離力とは引力の反作用

回答No.20

Tacosan

「真ん中に穴の開いた銀河」とか「真ん中に穴のあいた恒星」って, どういう物理的過程を経て生じるものなの?
そして, そのようなものの存在がアインシュタインリングとどう関係するの?
「アインシュタインリングを作るような重力のある銀河の光は地球に届かないと考えます」って, まったく根拠ないよね.
「『中心部は屈折率が小さく, 中間で最大になってさらに外ではまた小さくなる』ようなレンズを使えば, リング状の像を 2つ作ることもできそう」というのは納得しているんですよね?

お礼

ご回答ありがとうございます。

私は過去の補足で「光を曲げるほどの重力をもつ銀河の光が、地球に届くはずがないと思います。」と書いていますが、そう考える根拠を述べていないことに気付きましたので、補足させて頂きます。

「１９１９年５月２９日の皆既日食の日に、太陽の陰に隠れて見えないはずの金星が、太陽の引力で光が曲げられ、アインシュタインの予言通りに実際に観測され大騒ぎになった」という話はご存じだと思います。

で、以下のように想定しました。

太陽の半径を変えずに質量を増やしてみる：
(1)金星がさらに太陽の内側に位置する場合でも、太陽の質量がさらに大きければ観測できる。
(2)太陽の質量がさらに大きければ、金星がさらに太陽の内側に位置していても観測できる。
(3)この延長上には、太陽の真後ろの金星と、シュヴァルツシルト半径の太陽が存在する。
その時、重力レンズ天体（太陽）の光は地球に届かない。

太陽の質量を変えずに半径を小さくしてみる：
(1)金星がさらに太陽の内側に位置する場合でも、太陽の半径がさらに小さければ観測できる。
(2)太陽の半径がさらに小さければ、金星がさらに太陽の内側に位置する場合でも観測できる。
(3)この延長上には、太陽の真後ろの金星と、シュヴァルツシルト半径の太陽が存在する。
座標(X,Y,Z)=0の太陽が出来上がる。
その時、重力レンズ天体（太陽）の光は地球に届かない。

つまり、地球と一直線上にあるレンズ天体が、その背後の天体の光が見えるほど曲げる重力をもつ場合、そのレンズ天体自身の光は球に届くはずがないと考えます。

一般にアインシュタインリングと説明されているのは、単に光速に近い速度で遠ざかる１つの円形の銀河で、色が赤くないのは、それが波長の短いＸ線等で光っているためで、ドップラー効果でより波長の長い青色の可視光として地球に届いているだけの話ではないでしょうか。

アインシュタインクロスが見えるのは、銀河と地球の一直線上から、外れたところに単に４つの重力レンズが存在するだけの話だと理解しています。

アインシュタインリングは存在するのでしょうか？

補足

ご回答ありがとうございます。

＞「真ん中に穴の開いた銀河」とか「真ん中に穴のあいた恒星」って, どういう物理的過程を経て生じるものなの?
生じえないと理解しています。

＞そして, そのようなものの存在がアインシュタインリングとどう関係するの?
関係ないというべきでしょうか。そもそもアインシュタインリングが存在しないと考えていますから。

＞『中心部は屈折率が小さく, 中間で最大になってさらに外ではまた小さくなる』ようなレンズを使えば, リング状の像を 2つ作ることもできそう」というのは納得しているんですよね?
はい。納得しています。

回答No.19

Tacosan

ああ, 金環食で説明するのは間違ってる気もしてきた.
以下面倒なので観測者と (重力) レンズ, それに観測対象は 1直線上に載っているものと仮定します. で, 「レンズ」ってのは結局「目標とする光学特性に合うように屈折率を分布させたもの」なので, 「屈折率をしかるべく変化させた平板」と思って構わない.
このとき普通のレンズであれば, 屈折率の分布を適当に変えるだけで「点光源の像をリング状 (+ 点光源から直接くる光)」にすることができます. たとえば, 中心ほど屈折率が大きいように連続的に分布させたとすれば
・まっすぐくる光はレンズの屈折率に関係なく観測者に届く
・ちょっとそれた光は「屈折率の大きいところ」を通るので大きくそれて観測者には届かない
・屈折率は連続的に分布しているので, 光の「それた度合い」は「まがった光が観測者と観測対象を結んだ線と交差する位置」に連続的に影響し, 光がそれるほど交差する位置は遠くなる
・ということで, 「適切にそれた光」のみがちょうど観測者に届く
となって, リング状の像を作ることができそう.
逆に「中心部は屈折率が小さく, 中間で最大になってさらに外ではまた小さくなる」ようなレンズを使えば, リング状の像を 2つ作ることもできそうです.
つまり, 工夫すれば光学レンズであっても「リング状の像を作る」こと自体は (少なくとも思考実験では) 可能です.
重力レンズだと「屈折率の分布」は「質量の分布」に依存するのでひと手間かかるけど, うまい分布になっていればリング状の像を作ることも不可能ではないです.
まあ, 光学レンズについては #17 で既出ですが.

補足

ご回答ありがとうございます。

＞工夫すれば光学レンズであっても「リング状の像を作る」こと自体は (少なくとも思考実験では) 可能です.
はい。納得しました。

＞重力レンズだと「屈折率の分布」は「質量の分布」に依存するのでひと手間かかるけど, うまい分布になっていればリング状の像を作ることも不可能ではないです
はい、納得しました。

でも。。。
ブラックホールでもうまい質量分布になっていればリング状の像を作ることも可能と理解しましたが、一般に説明されているアインシュタインリングより、はるかに多くのブラックホールが確認されているはずですが、現在のところ真ん中に穴のあいた銀河や、恒星は見つかっていないんですよね？
つまり、物理法則的に自然界ではそのような質量分布はあり得ないのではないでしょうか？

アインシュタインリングは存在するのでしょうか？

余談ですが前回の回答で
＞正直, これを書くべきか, それとも放っておいて本人が混乱するのを生暖かい目で見守るべきか悩んだくらい.
とお書きになってますが、悩むほど真剣に回答されなくても結構ですよ。
そのお気持ちだけいただいておきます。別に混乱はしませんよ。
あるがままを理解するだけです。

それに、私は確立的には70万分１か、それ以上に稀な超規格外人物のようですので、市役所でちょっとした手続きをしようとしたら、関係省庁まで問い合わせをしなければ対応不能だったり、一月の残業２５０時間以上を半年し、１人で１６人分の仕事していることにも気付かずに期限通りにプログラムを作り上げたり、とっくに２，３回過労死していてもおかしくない人なので、何処で、どのような対応がされても、されなくても、混乱もしないし、焦ったり、嘆いたり、落ち込んだりすることはありません。とても頑丈にできている規格外人物です。

他人に言わせると、狂人か天才のどちらかしかあり得ないらしいです。
自分では普通の人だと思ってますけどね。
もっとも、狂人は自分が狂ってることが分からないらしいですが。ＷＷＷ

回答No.18

Tacosan

いや, 自分ではそんなに「辛抱強い」と思ってないんですけどね＞#17. 正直, これを書くべきか, それとも放っておいて本人が混乱するのを生暖かい目で見守るべきか悩んだくらい.
閑話休題.
観測される銀河が「全体として球状」なら, 光速 (に近い速度) で動いても決してリング状には見えません. 残念. 円盤状なら... いや, 無理だな. 円盤をどのように動かしても, やっぱりリング状にはならんな. 円盤状で中心が暗ければリング状になるが, それは普通さいしょから「リング状」っていうだろうから, ここにはあてはまらないな. くそぅ (そもそもそんな天体って見付かってたっけ).
あと, その「アインシュタインリングの図解」に描かれているのは「リングとして見える光」だけです. 銀河から直接来る光が描かれていない時点で「ここには全ての光が描かれているわけではない」と理解できないとダメだよね.
以下わかっている人にはおそらく余談だけど, イメージとしては「金環食」を考えるのがいいのかなぁ, と. ただ, 地球で見る (太陽の月による) 金環食では
・太陽はでかい
・月は自ら光らないので月の部分は暗い
・月による重力レンズ効果はたかが知れてる
ので単純に「月が太陽を隠す」だけで理解できる. これに対してアインシュタインリングでは
・隠される天体はほぼ点にしか見えない
・隠す方の天体はそれ自身が明るい
・隠す天体の重力レンズ効果はそれなりに大きい
というところが違う. 隠される天体は小さいので本当なら皆既食になるんだけど, 隠す天体の重力レンズ効果で大きく見える (これは光の曲りを念頭におけばわかる) ので, 結果的に金環食に見える... ということかなぁ.