1つの光源が、2か所に見える理由

遠くの光が、手前の重力で曲がって届くと、もとの場所とは違う方向に見えます。一直線にそろえた場合と、ずらした場合を比べます。

まず試す「一直線にそろえる」を押してください。
見るところ2つの像の位置が、輪へ変わるところを見ます。

正面から見た角度の地図。水色の十字は本来の光源位置、金は観測される像。レンズは中央です。

条件を変える

光源の横ずれ

角度を一定の基準で割った値です。

レンズの質量の倍率倍

いま、何が起きた？

ひとことで

像が増えても、光源が増えたわけではありません。届く光の経路が違います。

目は届いた光の向きを、まっすぐ逆へたどって光源の場所を判断します。重力で途中が曲がっていると、違う方向に像が見えます。この単純な模型では、ずれていれば2像、完全にそろえば輪になります。

ことばを確認する

詳しい計算と、この模型の限界

計算方法
一点に質量が集中した薄いレンズ。基準角度で規格化した光源位置β、質量倍率mに対し θ±=(β±√(β²+4m))/2。β=0なら半径√mの輪。式 θ−m/θ=β を両方の像が満たします。

ここでは分からないこと
一点の光源と一点の質量という理想化です。銀河の形、4つの像、レンズ周囲の細かな質量分布は再現しません。完全一致で理想点光源の倍率が発散するため、その数値は表示しません。図の像の大きさは見やすさのため固定です。

出典・記事とのつながり

しくみの確認に使用した資料です。架空データや模型の値は、この教材用に設計しています。