3.3 Гравітаційне лінзування: природний наслідок керування тензорним потенціалом

Головна ／ Розділ 3: Макроскопічний Всесвіт

Термінологія
У цьому розділі «додаткове тяжіння», потрібне для лінзування, пояснюється двома ефектами Генералізованих нестабільних частинок (GUP). Під час їх недовгого існування численні слабкі тяги підсумовуються та усереднюються в довготривале тло, яке ми називаємо Статистична тензорна гравітація (STG). Коли ці частинки розпадаються або анігілюють, вони вводять у середовище широкосмугову енергію, що проявляється як Локальний тензорний шум (TBN). Надалі вживаємо збірну назву нестабільні частинки, а в тексті після першої появи використовуємо лише повні українські назви Статистична тензорна гравітація та Локальний тензорний шум.

I. Явища та виклики

Світло від далеких джерел відхиляється під час проходження повз галактику чи скупчення на передньому плані, утворюючи дуги, кільця та кратні зображення. У ширших масштабах тисячі фонових галактик ледь витягуються в одному напрямку, формуючи зсувні візерунки слабкого лінзування.

• Час також «подовжується»: Різні шляхи від одного джерела прибувають із різницею від днів до тижнів. Такі затримки надійно вимірюються і майже не залежать від довжини хвилі.
• Незручні деталі: Співвідношення потоків часто «не збігаються», сідлові зображення легше тьмяніють або зникають, центральні зображення пригнічені чи невидимі, а лінзова маса відрізняється від динамічної маси залежно від середовища. Це свідчить, що лінзування реагує не лише на видиму матерію, а й на структуру проміжного середовища.

II. Фізичні механізми

1. Погляд як на ландшафт: керування тензорним потенціалом
   Уявімо Всесвіт як «море енергії», яке можна натягувати або послаблювати. Передні структури втягують поверхню всередину і вирізьблюють ландшафт тензорного потенціалу з улоговинами та схилами. Світло поводиться як спрямований хвильовий пакет, що прагне «витрачати менше оптичного часу» (принцип Ферма). На такому ландшафті фронт хвилі повертає до улоговини, траєкторія перенаправляється, і ми спостерігаємо відхилення, збільшення та кратне зображення. У вакуумі та в межах геометричної оптики це перенаправлення практично ахроматичне; помітна залежність від частоти з’являється, коли шлях проходить крізь плазму або входить у режим хвильової оптики (дифракція/інтерференція).
2. Гладкий «додатковий схил»: Статистична тензорна гравітація
   Понад внутрішній схил, сформований видимою матерією, численні тонкі тяги нестабільних частинок — усереднені за часом і вздовж лінії зору — створюють стійкий додатковий схил:
   • Достатня підпора: Разом із базовим схилом це посилює фокусування; дуги стають довшими, кільця — повнішими.
   • Співналаштування з середовищем: Області з частими злиттями, активними струменями чи сильним космічним зсувом мають «товстіший» додатковий схил і сильніше лінзують; у спокійніших регіонах ефект слабший.
   • Інтегрування уздовж лінії зору: Лінзування «зчитує» інтегрований ландшафт упродовж усього шляху світла, тож лінзова маса часто перевищує динамічну масу з локальних рухів, особливо в напрямках, багатих на великомасштабні структури.
3. Тонкі «темні ряби»: Локальний тензорний шум
   Під час розпаду/анігіляції нестабільні частинки вводять у середовище широкосмугові, мало когерентні хвильові пакети. У великій кількості вони складаються в дифузну, дрібнозернисту текстуру, яка збурює шлях світла як темні ряби:
   • Делікатні поштовхи траєкторії: Сідлові зображення найчутливіші, тому легше тьмяніють, викривляються чи зникають.
   • Перерозподіл потоку: Співвідношення яскравостей переписуються, але лишаються майже незалежними від діапазону, що узгоджується з багатосмуговими спостереженнями.
   • Міраж підструктур: Ця тонка текстура — не сукупність додаткових малих тіл, але вона залишає в площині зображення сліди, схожі на «забагато або замало» грудок, природно пояснюючи суперечливі підрахунки підструктур.
4. Облік часу: геометрія + потенціал
   Різниця часів прибуття між зображеннями дорівнює сумі двох доданків: довшого фізичного шляху (геометричний термін) і повільнішого руху схилом із підвищеним оптичним часом (потенціальний термін). Обидва майже не залежать від частоти, тому затримка практично ахроматична. Якщо ландшафт повільно еволюціонує під час кампанії спостережень — скупчення «важчають», порожнини відновлюються — накопичуються дуже малі, ахроматичні дрейфи положень зображень або самих затримок.
5. Одна карта, три «читання»: лінзування—обертання—поляризація
   Лінзування відображає двовимірне перенаправлення шляхів. Криві обертання показують «підтягування» орбіт у трьох вимірах. Поляризація й фактура газу окреслюють хребти та коридори на схилі. Усі три набори індикаторів мають просторово збігатися: там, де схил глибший і смуги чіткіші, вони повинні вказувати в один бік.

III. Перевірні передбачення та перехресні звірки (для спостережень і підгонки моделей)

• P1 | Ахроматичність: Після врахування дисперсії плазми відхилення та часові затримки у сильному й слабкому лінзуванні мають збігатися за напрямком і величиною в різних діапазонах. За значного кольорового розщеплення його спершу слід приписувати ефектам середовища чи хвильової оптики, а не самому ландшафту.
• P2 | Перевага відхилень у сідлових зображеннях: Аномалії співвідношень потоків мають частіше з’являтися в сідлових зображеннях і додатно корелювати з потужністю тонкої текстури; індикатори — дифузне радіовипромінювання, осі злиттів, фронти ударних хвиль.
• P3 | Зв’язок лінзової маси з оточенням: Надлишок лінзової маси над динамічною має відстежувати великомасштабні поля κ/φ та космічний зсув уздовж лінії зору — це інтегральна «підпис» Статистичної тензорної гравітації.
• P4 | Багатоепоховий мікродрейф: Системи з інтенсивними злиттями або потужними струменями можуть показувати вкрай малі дрейфи положень зображень/затримок у горизонті років–десятиліть, узгоджені з повільною еволюцією ландшафту; тренд має збігатися з повільними змінами дифузного радіовипромінювання.
• P5 | Контроль на одній карті: У тому самому полі розміщуємо дуги/зображення, ізолінії κ, залишки кривих обертання, дифузне радіовипромінювання та головні осі поляризації на одній карті; очікуємо співлокалізації та співспрямованості. Інакше спершу перевіряємо віднімання переднього плану та астрометричну реєстрацію.
• P6 | Параметрично ощадлива підгонка: Використовуємо трирівневу модель — внутрішній схил від видимої матерії + Статистична тензорна гравітація (додатковий схил) + Локальний тензорний шум (тонка текстура) — з невеликою кількістю спільних параметрів для одночасної підгонки положень, форм, збільшень і затримок; перехресно звіряємо з динамікою та радіовипромінюванням.

IV. Порівняння зі стандартним поясненням

1. Спільні риси
   Обидва підходи пояснюють дуги, кільця, кратні зображення та часові затримки і загалом передбачають майже ахроматичну поведінку, коли домінує гравітація.
2. Відмінності (переваги цього підходу)
   • Менше параметрів: Не потрібен «індивідуальний список невидимих грудок» для кожної системи; додатковий схил і тонка текстура випливають із єдиного статистичного процесу.
   • Багато величин на одній карті: Лінзування, обертання, поляризація та поля швидкостей разом обмежують один і той самий ландшафт тензорного потенціалу.
   • Деталі виходять природно: Аномалії потоків, крихкість сідлових зображень і залежний від середовища розрив між лінзовою та динамічною масами прямо випливають із чутливості до «схилу + текстури».
3. Інклюзивність
   Якщо в майбутньому підтвердиться новий мікроскопічний компонент, він може бути мікроджерелом додаткового схилу. Навіть без нової матерії поєднання Статистичної тензорної гравітації та Локального тензорного шуму вже достатнє, щоб уніфіковано пояснити основні явища лінзування.

V. Аналогія

«Долина + темні ряби на поверхні води».
Долина та схили відповідають ландшафту тензорного потенціалу, який веде мандрівника (світло) шляхом найменших витрат. Невидимі ряби на воді — це Локальний тензорний шум: вони ледь тремтять зображення і перерозподіляють яскравість. У макромасштабі долина задає напрямок; у мікромасштабі ряби здійснюють тонке налаштування.

VI. Висновки

• Статистична тензорна гравітація формує гладкий «додатковий схил», що сильніше збирає світло та пояснює дуги, кільця, кратні зображення і загальне збільшення.
• Геометричний і потенціальний доданки разом зумовлюють майже ахроматичні часові затримки.
• Локальний тензорний шум тонко зсуває положення зображень і перерозподіляє потік, пояснюючи аномалії співвідношень потоків, крихкість сідлових зображень і враження «надміру чи нестачі» підструктур.
• Лінзову масу зазвичай оцінюють більшою, бо лінзування інтегрує ландшафт уздовж усього шляху, тоді як динаміка переважно «читає» найближче оточення.

Розглядаючи лінзування як ефект середовища, що складається зі схилу (Статистична тензорна гравітація) та тонкої текстури (Локальний тензорний шум), ми зводимо дуги/кільця/час/яскравість/залежності від середовища, а також просторову узгодженість із кривими обертання й поляризацією на одну карту тензорного потенціалу. За меншої кількості припущень і більшої кількості спільних просторових обмежень цей підхід пропонує уніфіковане та перевірне пояснення.