То, что свет отклоняется в гравитационном поле за счет искривления пространства-времени, предсказала общая теория относительности (ОТО). Уже в 1919 году наблюдение за звездами в момент солнечного затмения показало, что разработавший ОТО Альберт Эйнштейн был прав: массивные тела в космическом масштабе работают подобно линзам. А развитие техники наблюдений со временем позволило увидеть гравитационные линзы, которые превращают изображения далеких галактик в вытянутые эллипсы или даже кольца — так называемые кольца Эйнштейна.
В более редких случаях изображение далекого источника света дробится на части. Например, если между каким-нибудь астрономическим объектом и наблюдателем располагается гравитационная линза, то свет от этого объекта может разделиться на четыре части, симметричные относительно центра линзы. Такое явление астрономы называют «крестом Эйнштейна». Первый раз его увидели в 1979 году на примере галактики G2237 + 0305 в созвездии Пегаса. Этот объект долгое время оставался единственным примером «креста Эйнштейна».
В новой статье для The Astrophysical Journal астрономы из Испании и Италии описали еще один случай такого явления. Они нашли «крест» на снимках «Хаббл», а потом дополнительно изучили при помощи Большого канарского телескопа с десятиметровым зеркалом.
Новое открытие интересно не только тем, что исследователи увидели редкое оптическое явление за пределами нашей Галактики. Четыре изображения удаленного источника света соответствуют четырем разным путям, по которым свет двигался в сторону Земли. Их сравнение может пролить свет сразу на две загадки. Во-первых, спектральный анализ этого света позволит выяснить, как различался химический состав космического пространства (если на пути света были облака газа). Во-вторых, таким образом можно уточнить форму Вселенной в целом. То, что источник света, давший четыре изображения, удален от нас примерно на 20 миллиардов световых лет, играет ученым на руку: наблюдения позволят говорить о по-настоящему больших масштабах.
О том, что представляет собой наша Вселенная в целом, астрономы и астрофизики до сих пор не могут однозначно решить. Ученые сходятся в том, что Вселенная возникла в результате Большого взрыва, и признают, что она ускоренно расширяется (в основном, но у некоторых ученых все-таки иное мнение). Однако по поводу геометрии пространства-времени на масштабах в миллиарды световых лет они не могут сказать ничего однозначного. Ряд гипотез, которые предполагают экзотические варианты вроде наличия пространственно-временных складок или дополнительных измерений, пока нельзя ни отвергнуть, ни подтвердить, а изучение подобных гравитационно-оптических феноменов может существенно изменить ситуацию.
Алексей Тимошенко