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.17

Wr5

いっそのこと、論文にまとめて科学誌にでも投稿して下さい。

>簡単ですよ。光速で移動する物体は、その正面と側面が同時に観察されるからです。
>一般相対性理論で説明されています。
>それに関しては、ANo.1で補足しています。

重力レンズの効果と、光速で移動するモノの関連はありません。
「光速で移動」した場合に『進行方向に対して』集束していく。というのはコンピュータシミュレーションで行われていたかと思いますが、ソレと重力レンズは無関係でしょう。
#1の補足で「光速で遠ざかる銀河」とか出てきたので、いくら説明しても納得してくれないだろうと降りた(放置した)のですが…。
ちなみに、光速に近い速度で遠ざかっているならば、赤方偏移で波長が延びるコトになります。
最終的には宇宙背景放射と同化することになりますかね…。(波長引き延ばされて、エネルギー密度が落ちるでしょうし。)

ブラックホールの近くで、その向こうに銀河がある場合にどう見えるか。
というのでしたら、最近発売されたニュートン別冊でシミュレーション画像がありますが。
http://www.newtonsanseido.com/cart/book_view.php?book_code=0000000000063259&cart_no=2010082376874652

>DISTANT OBJECTの光は、重力レンズ天体に”さえぎられず全体がリングとして見える”ことになります。

DISTANT OBJECTの光は『全方向』に放出されています。
DISTANT OBJECTから、重力レンズ天体のそばをかすめるような方向にも勿論出ています。
その光がまっすぐ進むならどうやっても地球からは見えません。
が、重力レンズ天体の脇を通過する際に光の進路が曲げられた結果、地球にその光が届きます。
凸レンズで光の進路が曲がるのと同じような理屈です。
そのような効果が円弧状に発生すれば重力レンズ天体を中心にした円弧状に見えるコトになります。
その円弧が一周するような感じになれば、リング状に見えるでしょう。
# 重力分布などにより円弧の一部が途切れて見える場合もあるでしょうが、大ざっぱにリング状に見えるモノを総称してアインシュタインリングと呼んでいるだけです。
重力分布の関係で4つの像に見えているものがありますよね。
「アインシュタインクロス」とか「アインシュタインの十字架」とかで見つかると思いますが。

>＞「まっすぐやってくる光は重力レンズ天体に”さえぎられて見えない”」と。
>「さえぎられず、見える」と「さえぎられて、見えない」では正反対です。

意図的にゆがめていますか？
DISTANT OBJECTの光から、『観測者(地球)に向けてまっすぐ』進んでくる光は途中にある重力レンズ天体に遮られるので直接観測はできません。
重力レンズ効果で見えている像は「『観測者(地球)に向けてまっすぐ』進んでくる光」ではありません。

>当然、重力レンズでも物体の像をリング状に見せることはできません。
>凹レンズでも凸レンズでも、一つの球体を、真ん中に穴のあるリング状の焦点として、
>観測できるようなことは不可能です。

http://www5f.biglobe.ne.jp/~kareno/zatudan/soutairon2/soutaironm18.html
極端なレンズを作ることで可能なようですが…
http://www.cfa.harvard.edu/seuforum/einstein/resources/JourneyBlackHole/LensingDemos.pdf
ハーバード・スミソニアン天体物理学センターのサイト(関連サイト)に置いてあるPDFです。
最後のページの方で円弧状に像がゆがんでいますが、ありえない事象なんですよね？

というワケで、是非学会に発表して下さいな。
# Tacosanさんほど辛抱強くはありませんし、いくら説明したところで納得はしてくれないほどの自説の様なので…
# 議論する気もないのでココで降ります。

補足

ご回答ありがとうございます。
＞重力レンズの効果と、光速で移動するモノの関連はありません。
はい、そのように理解しています。

それに、議論をしているつもりはありません。
理解（納得）できる説明がほしいだけです。
アインシュタインリングがあろうとなかろうと、納得できる説明があればそれでいいんです。

それから、Tacosanには感謝しています。

回答No.16

Tacosan

........
「光ファイバー関連の用語」だからといって, 天文学で一般的な用語とは限らんだろうに.
で, なんで「光速 (に近い速度) で運動する」とリング状に見えるの? 書いてないけど対象となる天体は全方位に電磁波を放出してるというのは大前提だよな?
あと, 重力レンズでリング状に見えるというのは実はとても簡単. 単純に「まっすぐやってくる光は重力レンズ天体にさえぎられて見えない」だけ. 理論上は (重力レンズじゃない) 普通の凸レンズでも再現可能.

補足

ご回答ありがとうございます。

＞なんで「光速 (に近い速度) で運動する」とリング状に見えるの?
観測される銀河が、全体として球状か円盤状等の丸い形状の場合は、その角度によりリング状に見えるでしょうね。

＞天体は全方位に電磁波を放出してるというのは大前提だよな?
当然ですね。可視光でもＸ線でも波長が違うだけですからね。

＞重力レンズでリング状に見えるというのは実はとても簡単. 単純に「まっすぐやってくる光は重力レンズ天体にさえぎられて見えない」だけ.

それも当然ですね。私はANo.14の補足で既に
＞＞銀河ＡとＢが地球と一直線状にある場合、銀河ＡはＢの後ろに隠れるだけです。
と、補足しています。

＞理論上は (重力レンズじゃない) 普通の凸レンズでも再現可能.
私はANo.15の補足で既に
＞＞…凸レンズでも、一つの球体を、…リング状の焦点として観測…は不可能です。
と、補足しています。当然ですね。

アインシュタインリングの図解からいえば
DISTANT OBJECTの光は、重力レンズ天体に”さえぎられず全体がリングとして見える”ことになります。
http://windom.phys.hirosaki-u.ac.jp/monthly/shock/theory.html

回答者様の以下のように書かれました。
＞「まっすぐやってくる光は重力レンズ天体に”さえぎられて見えない”」と。

「さえぎられず、見える」と「さえぎられて、見えない」では正反対です。
回答者様自身がアインシュタインリング説を否定する立場なわけですが、
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.15

Tacosan

なんで, 全く関係ない「光ファイバー関連」の用語をわざわざ持ち出す?
「全体としてリングのように見えるのは、重力レンズの効果によるものではありません。」というなら, なぜ「リングのように見える」の? まさか, 「背景にある天体の一部を覆い隠している」とでもいう? だとしたら, 「重力レンズによる像」が単一天体の像であることはなぜわかる?

補足

ご回答ありがとうございます。

＞なんで, 全く関係ない「光ファイバー関連」の用語をわざわざ持ち出す?
回答者様がANo.14で
＞＞「終端点」などという未定義語を勝手に持ち出さないでほしい.
と書かれたので、未定義ではなく回答者様が知らないだけですよ、と補足したまでです。

＞なぜ「リングのように見える」の?
簡単ですよ。光速で移動する物体は、その正面と側面が同時に観察されるからです。
一般相対性理論で説明されています。
それに関しては、ANo.1で補足しています。

＞「重力レンズによる像」が単一天体の像であることはなぜわかる?
単一天体の像だなんてことは、一切書いてませんよ。
重力レンズでは光を曲げられるが、分けられないといっただけです。

ＡとＢの二つの隣接する銀河があれば、ＡとＢは当然、同時に観察されます。
物理法則は、その規模や時代、場所で変化しません。
望遠鏡のレンズを通しても、重力のレンズを通しても、同じようにしか観測されません。

当然、重力レンズでも物体の像をリング状に見せることはできません。
凹レンズでも凸レンズでも、一つの球体を、真ん中に穴のあるリング状の焦点として、
観測できるようなことは不可能です。

物理法則は不変ですが、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.14

Tacosan

まず最初のところだが, これは実は「2つの全く異なる距離にある天体」の像が見えている. あなたは「1つの銀河」と言っているが, それは全くの勘違い (ないし悪意に基づく誤解). ついでにいっておくが, 「終端点」などという未定義語を勝手に持ち出さないでほしい.
あと, 「同一銀河が、重力レンズにより光が”分け”られて複数に観測されることがある」という説明は確かにおかしい. そこは同意する. 実際には「別々の方向に出た光が重力レンズ効果で集光されている」だけだからな.
念の為にいっておくが, あなたがどのような言葉を使おうとも「あなたの中で閉じている間は」全く問題ない. だが, あなたの外に出る場合にはそのような自分勝手は許されない. きちんと「世の中で普通に使われている」言葉を使わなければならないし, そのためには当然「世間ではこの言葉をこの意味で使っている」ということも理解しなければならない.

補足

ご回答ありがとうございます。
べつに、悪意はないですよ。

「終端点」という言葉は実際に定義されていて、光ファイバー関連等で使用されています。念のため。

では、「終端点」という言葉を使わないで質問します。
図に示されている、DISTANT OBJECTを一つの恒星と考えた場合、
http://windom.phys.hirosaki-u.ac.jp/monthly/shock/theory.html
「一つの恒星が、切れ目のない1つの輪」として見えると図解されてますが、
世間一般のいうアインシュタインリングは、切れ目のない輪は全くありません。
それらは、ホントにアインシュタイの予言したアインシュタインリングでしょうか？

＞「同一銀河が、重力レンズにより光が”分け”られて複数に観測されることがある」という説明は確かにおかしい. そこは同意する.

同意していただけて、とてもうれしいです。
（殆どの人は、それすら理解できなくて困ります。）

実際、重力レンズで光が曲げられ、同一銀河が複数に観測されているわけですが、
重力レンズは光を曲げるだけで、一つの銀河に対する焦点をリング状にする効果はありません。
つまり、「重力レンズで」は、「一つの」恒星（銀河）の「光を」リング状に「分ける」ことは「できません」。
銀河ＡとＢが地球と一直線状にある場合、銀河ＡはＢの後ろに隠れるだけです。
全体としてリングのように見えるのは、重力レンズの効果によるものではありません。

物理法則は、その規模や時代や場所で変化しない不変的なものです。
都合良く、分けられるとか、曲げられるとか、説明されても理解はできませんよね？

私の頭の構造上、分けると曲げるは、全く別の概念としか理解できませんので、あしからず。

納得のいくご回答を楽しみにしております。

回答No.13

Tacosan

ん～, なんとなく問題が見えたような気はするけど....

まず １つは言葉の問題. 確かにアインシュタイン「リング」とはいうけど, これは「完全な円周になっているもの」のみを指すわけではない.
そもそもアインシュタインリングとなる天体と重力レンズ天体, そして地球が完全に直線状に載っているというのは非常にまれで, オフセットしていると想定するのがふつう. その場合には「完全に 1直線に並んでいれば完全な円周になるけど地球から見るとオフセットしているため完全な円周にはならない」可能性があることは容易に想像できる.
また, 完全に 1直線に並んでいると仮定しても, アインシュタインリング天体や重力レンズ天体, そしてそれらから地球までの間の質量分布が完全に軸対称であることは想像しにくいので, それによっても形状は変化する.
ということで, 一般的には「完全な円周になっているもの」だけではなく「円弧状に見えるもの」, あるいは「円弧っぽく見えるもの」をすべて含めて「リング」と呼んでいる (より正確には「複数の重力レンズ像が円周状に並ぶもの」とした方がいいかも). これはこの分野の言葉の使い方だから文句を言ったところで始まらない. あきらめて従ってほしい. あるいは, この表現が気に入らないなら別の表現を作ってもいい. ただし, 別の表現を使うなら「一般的にはアインシュタインリングと呼ぶが私は『コレコレ』と呼ぶ」と, 必ず断ってもらいたい.

でもう 1つはあなたの解釈の問題. あなたが質問に挙げた URL で見ることのできる画像のうち下段の左から 2つ目にある J162746.44-005357.5 において, あなたはどの部分を「(上の意味での) アインシュタインリング」だとしているのですか?

補足

ご回答ありがとうございます。
＞ URL で見ることのできる画像のうち下段の左から 2つ目にある J162746.44-005357.5
わたしの解釈では、このも画像もアインシュタインではありません。
私は、「終端点の無い線」をリングと呼びます。
だから、質問で示したURLは「終端点の集まり」であり、ただの恒星の集まりである１つの銀河です。

＞天体と重力レンズと地球が完全に直線状に載っているというのは非常にまれで、…オフセットしている…のがふつう。…「完全に 1直線に並んでいれば完全…になるけど地球から見ると…円周にはならない」可能性があることは容易に想像できる
はい、そう理解しています。
この場合、同一銀河が複数に観測されますね。

ANo.11での補足を参照してください。
＞引力で光の軌道が曲げられることも知っています。
＞重力レンズで光が”曲げ”られることも知っています。
＞”分け”られるではなく。”曲げ”られるです。（ここ重要。試験にでる）

世間では、「同一銀河が、重力レンズにより光が”分け”られて複数に観測されることがある」と
説明されていますが、レンズは光を”曲げ”ることはできますが、”分け”ることはできません。

物理法則は、その規模、時代、位置によって変化しない不変なものです。
勝手に、”曲げ”るを”分け”るに置き換えてはだめですよ。

１つの銀河の光を１つのレンズで複数の焦点に”分け”られるのかを以下のURLで質問しています。
http://okwave.jp/qa/q6116317.html
この質問に答えるためには点と面の概念を正確に理解している必要がります。

回答No.12

Tacosan

「後ろの銀河Ｂの光を曲げリング状に見せるほどの重力の銀河Ａの光がなぜ曲げられリング状に見えないのでしょうか？」
と言われてもなぁ... むしろ, なぜそう考えられるのかがわからん. 手を抜いて面光源で近似してもそんなふうには考えられないし, まじめに恒星ごとに考えたとしてもそうなるとは思えないんだが.
「太陽は中央に黒い部分が見えるはずだ」と思うなら, まだ整合性はとれるんだけど.

補足

ご回答ありがとうございます。

＞むしろ, なぜそう考えられるのかがわからん
それと同様に、私には真ん中に穴の開いていない銀河をリングだというのが、
むしろ, なぜそう考えられるのかがわからん
です。

回答No.11

phobos

横から失礼しますが、回答とお礼のやりとりを見ていて、質問者さんの考えていることがやっと判ったように思います。
もしかして質問者さんは「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」とお考えなのではないでしょうか。

だとしたらそれは勘違いです。
どんな質量であっても必ずいくらかは周囲の空間を曲げ、そこを通る光も曲がるのです。
ブラックホールとは、その曲がり度合いがこれ以上は曲がらないという極限の重力場を持つ天体だ、ということに過ぎません。

現に、太陽程度の質量であっても周辺の空間の曲がり（＝光が曲がる）は観測されています。
銀河のように大質量になると重力によるレンズ効果が現れる範囲ももっと広がります。

地球から見てたまたま一直線上に並んだ二つの銀河Ａ，Ｂがあるとします。
手前の銀河Ａに隠れて見えないはずの後ろの銀河Ｂの光が、銀河Ａの重力場で曲げられて銀河Ａの周辺にリング状に見えているのが、質問者さんが示した
　http://crocus.sci.kumamoto-u.ac.jp/physics/astro/HST/others/ring.jpg
の写真で青く見えている部分です。
もちろん銀河Ａの光がリングの中心に見えていても、何の不思議もありません。

補足

ご回答ありがとうございます。

＞「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。

引力で光の軌道が曲げられることも知っています。
重力レンズで光が”曲げ”られることも知っています。
”分け”られるではなく。”曲げ”られるです。（ここ重要。試験にでる）

＞地球から見てたまたま一直線上に並んだ二つの銀河Ａ，Ｂがあるとします。
アインシュタインリングに似た銀河は無数確認されているはずです。
地球と銀河Ａと銀河Ｂが一直線上になる位置関係の銀河が
地球を中心に無数あるということになります。

でも、地球は宇宙の中心ではありません。
太陽の周りを移動しているし、
太陽系は銀河系の中心に移動してるし、
宇宙自体が膨張しているし。

膨張する宇宙で無数の、地球を中心とした一直線の３つの銀河の位置関係を
維持できるのは地球が宇宙の膨張の始まりであるとする「天動説」の場合だけです。

＞手前の銀河Ａに隠れて見えないはずの後ろの銀河Ｂの光が、
＞銀河Ａの重力場で曲げられて銀河Ａの周辺にリング状に見えている…
後ろの銀河Ｂの光を曲げリング状に見せるほどの重力の銀河Ａの光が
なぜ曲げられリング状に見えないのでしょうか？

「リングとは終端点を持たない線」のことですが、
アインシュタインリングに似た銀河の周囲の部分は終端点だらけです。
リングと呼べる部分は全くないのですが？

物理法則は、その規模や時代や場所で変化しない不変的なものですよ。

回答No.10

Tacosan

ひょっとすると「アインシュタインリング」がなんなのかで齟齬が生じているかもしれないので, あなたがいう「アインシュタインリング」とやらがどのようなものか, 説明してくれませんか?
まさか, 答えると不都合なのでこれまで同様黙殺するつもりではありませんよね.

補足

ご回答ありがとうございます。

わたしの理解だと、アインシュタインリングが見えるとすればドーナッツのように、真ん中に穴があいた銀河だと理化ししています。

根気よく、私の質問に回答していただきまして感謝しております。

回答No.9

moritan2

> 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。

なぜ、「地球に届くはずがないと思います」などと思うのでしょうか？

ブラックホールじゃないんですから、光は重力の影響を受けて波長は変わるでしょうが、届かないということはありません。

補足

ご回答ありがとうございます。
＞ブラックホールじゃないんですから、光は重力の影響を受けて波長は変わるでしょうが
＞届かないということはありません。

だから、本件の質問をしてるんですよ。
ブラックホールじゃないんですから、アインシュタインリングの真ん中の銀河の光も届いているじゃないですか。
真ん中に穴がないのはリングとはよばないでしょ？

回答No.8

Tacosan

根拠もなくただ「思う」だけだったのね.
ちなみに 1兆太陽質量に対するシュヴァルツシルト半径はわかる?

補足

ご回答ありがとうございます。
シュヴァルツシルト半径の値は正確には覚えていませんが、インターネットで見かけました。

ちなみに、「思う」ではりません。「確信」です。
銀河とシュヴァルツシルト半径以下の重力源と地球が一直線になったとき、アインシュタインリングは見えません。