Может ли черная дыра, проходящая рядом со звездой, создать фокальную точку из-за гравитационного линзирования?

Вкратце: если смотреть на расстоянии, линзированный объект будет выглядеть как кольцо или «кольцо» вокруг линзирующего объекта, и хотя это будет ярче, чем если бы было только пустое пространство, к сожалению, оно не будет ярким . !

Давайте сначала подумаем о том, что делает привычный объектив объективом. Вблизи центра толщина меняется не сильно, но по мере удаления от центра толщина меняется все быстрее и быстрее.

Если бы мы измерили наклон или угол поверхности, то увидели бы, что угол увеличивается примерно линейно с расстоянием от центра.

В приближении тонкой линзы угол, на который линза преломляет свет$\Delta \theta$пропорциональна расстоянию от центра линзы$r$куда падает свет. Сила изгиба увеличивается линейно с расстоянием.

где$f$это фокусное расстояние линзы.

Как сосредоточенные точки массы преломляют свет? Гравитационная линза Википедии дает нам

и это проблема, потому что сейчас$r$находится на дне!

Одиночные концентрированные объекты, такие как черные дыры, не действуют как привычные линзы, которые мы используем для фокусировки. У них есть некоторая способность концентрироваться по сравнению с пустым пространством, но далеко не так сильно, как настоящие линзы. От источника, находящегося на определенном расстоянии, будет только один угол, который изгибается параллельно в «луч», углы, немного большие или меньшие, проходящие немного дальше или ближе от него, будут изогнуты намного меньше или намного больше, расходящиеся или сходящиеся от оси потом.

Таким образом, видимый на расстоянии объект с линзой будет выглядеть как кольцо или «кольцо» вокруг объекта с линзой, и хотя это будет ярче, чем если бы было только пустое пространство, к сожалению, оно не будет ярким !

В случае вашей пары звезда/чёрная дыра, насколько ярко она будет вдоль этой оси, зависит от деталей, но хорошую оценку можно получить с помощью трассировки лучей, либо с помощью нескольких строк Python, либо с карандашом и бумагой для целей оценки.

Если бы звезда была близко, то это был бы протяженный объект, широкий диск, и их нельзя сфокусировать в точки даже линзами (мы не можем сфокусировать голубое небо с помощью лупы), поэтому не было бы большого эффект смерти. Если бы он был далеко, вы могли бы сконцентрировать его лучше (потому что он больше похож на точечный), но для начала он был бы намного тусклее, потому что он был бы дальше.

Кольцо Эйнштейна в виде подковы от Хаббла Яркая вещь в середине — это линзирующая масса, кольцо — это линзованный объект за ним. Это не "луч", а просто искаженное изображение, но оно ярче, чем если бы линзы не было.

Я считаю, что есть системы, в которых черная дыра и звезда вращаются вокруг друг друга. Так что, возможно, такие системы выпускают смертоносные радиационные лучи наружу от плоскости, в которой вращаются два объекта.

В серии Lensman Э. Э. Смита гигантская космическая война приводит к постоянному изобретению все более нового и более мощного оружия. В TV Tropes есть троп Lensman Arms Race, названный в честь сериала.

Одним из видов оружия, разработанных в ходе гонки вооружений Ленсмана, является «Солнечный луч», который искусственно фокусирует все излучение, испускаемое звездой во всех направлениях, в один узкий разрушительный луч. Таким образом, он искусственно делает то, что черная дыра, проходящая близко к звезде, могла бы сделать естественным образом.

Если я правильно помню, солнечные лучи были полезны только внутри Солнечной системы и не использовались для проецирования лучей для уничтожения планет в других Солнечных системах.

И мне кажется интуитивным, что черная дыра не может сфокусировать излучение достаточно плотно, чтобы луч был смертельным на межзвездных расстояниях.

Но, возможно, кто-то сможет рассчитать, на каком расстоянии может быть опасен луч смертоносного излучения от комбинации звезда/черная дыра.