Tamen, eĉ en tiu simpligita universo, supozita tute unuforma, la relativecaj antaŭvidoj jam pretigis surprizojn. Certe, en proksima universo, koncepto pri distanco restas klare difinita, ĉar malsimilaj mezurmetodoj donas similajn rezultojn, sed tio ne veras pri grandegaj spektraj transŝovadoj. Tiel la distanco mezurata per ŝajnaj diametroj de la astroj ne plu estas unuforma funkcio je spektra transŝovo" z" kaj ĝi diferencas de la distanco mezurata per lumeco laŭ faktoro 25 kiam z=4 (memorigu ke spektra transŝovo por la plej malproksimaj kvazaroj nun observataj superegas nun z=4). La fundamenta kialo de tio estas trafe fenomeno pri gravitoptiko : la nenula mezgranda denso de materio en universo fokusigas lumradiojn el lumfasko, kiu iĝos konverĝa des pli rapide ke tiu denso estas granda. Tiel la ŝajna diametro de lumfonto, kiu unuatempe malgrandiĝas normale kiam oni malproksimigas ĝin, iĝas egala kaj fine ampleksas laŭ malproksimeco. Jen estas la tuta universo kiu funkcias kiel gravitlenso.

Tamen, tie temas pri ege simpligita modelo pri universo, en kiu homogeneco kaj izotropeco, supozite taŭga laŭ ĉiuj skaloj, implicas universalecon de la leĝo de Hubble, speciale ĝian sendependecon pri celdirekto. Nia vido pri universo kiu aperas laŭ la plej ĵusaj observadoj tute malsimilas. Distribuo de materio estas tre heterogena kaj strukturata ĝis skalo je multcentoj da megaparsekoj, kaj nur transe la kosmologia principo povas esti strikte aplikata. Materio estas densigita en steloj kiuj ariĝas po dekoj aŭ centoj da miliardoj por formi galaksiojn, tiuj konsistigaj elementoj de la universo por la observeca kosmologio (Estas tamen rimarkinde ke la ĵusaj serĉverkoj pri gravitecoptiko denove donis kosmologian rolon al individuaj steloj pere de mikrolensaj efikoj pri kiuj ni parolos poste). La galaksioj estas kunigitaj laŭ grupoj aŭ amasoj da galaksioj vastiĝantaj je kelkaj megaparsekoj radiuse, ili mem eroj de amasegoj vastiĝantaj je kelkaj dekoj da megaparsekoj. Dum la dek lastaj jaroj, la nombro da mezurataj galaksiaj radrapidoj ampleksiĝis eksponenciale; tio permesis esplori la tridimensian distribuon de galaksioj, kaj ne nur laŭ la projekcio sur la ĉielsfero. Tio rezultigis surprizegon : la malkovro de vastaj senmateriejoj, de "fadenetoj" kaj "folietoj" da galaksioj, ofte pligrandiĝantaj je pli ol cento da megaparsekoj.

Pro tiuj heterogenoj, kiuj estas konsekvencoj pri la lumradia propagado, kaj sekve pri la malproksimaj ekstergalaksiaj observadoj ? Tio estas la demando pri kiu provas respondi kreskanta nombro da verkoj tiel teoriaj kiel observaj, la plej karakterizaj progresoj rezultante ofte de iro kaj reveno inter tiuj du serĉmanieroj. Konsideru unue la teoriajn antaŭdirojn. La plej ĝenerala maniero por ektrakti la problemon estas skribi la geometrioptikajn ekvaciojn laŭ ĝenerala relativecteorio, kaj poste provi solvi ilin por heterogenaj materidistribuoj. Oni retrovas en tiuj ekvacioj la du efikojn jam atentigitajn : materio lokita en lumfasko konverĝigos ĝin, sed kontraŭe eksteraj masoj, malsame deviante lumradiojn kiuj konsistigas ĝin, sekvigos ĝian ĉizojadon, speco de tajdefiko suferata de la lumo. La materia kaj energia enhavo de la universo ŝanĝigas ĝian geometrion, de kiu lumpropagado siavice dependas. Galaksio aŭ galaksiamaso situanta sur celdirekto, el ni ĝis malproksima lumfonto, tiam agos al tiu lumfonto same kiel gravitlenso. Sed tio estas nur speciala kazo el ĝenerala fenomeno elvokita tie : ĉiu densfluktuado, kompare mezgranda denso de la universo, estas perturbonta rilatojn inter la spektra transŝovo kaj la lumeco aŭ la diametro de iu astro. Kaze kiam lumfonto situas malantaŭ granda strukturaĵo vidata laŭ tranĉrando, aŭ malantaŭ pluraj sinsekvaj grupoj aŭ amasoj da galaksioj, tiam ne plu temas pri lenso sed temas pri vera "teleskopo" (laŭsence de refraktilo) aŭ graviteca "optikeksperimentilo". Iu el la plej gravaj rezultoj kiun mi ĵus akiris, estis trafe starigi analitikajn solvojn por lumfaska propagado en tia situacio.

La gravitecoptikaj efikoj antaŭvidataj de la teorio, estas multoblaj. Ni revuos ilin antaŭ ol turni nin al observadoj, por konstati ke multaj el ili estas fakte evidentigitaj en la lastaj jaroj.

La videbla translokado de lumfonto sur la ĉielsfero estas jam ĉi-supre priskribita. Oni observas ĝin ĉe la sunrando, komparante relativajn situojn de steloj post ses monatoj. En la ekstergalaksiejo ĝi okazigas multe pli spektindan efikon : la "gravitec-miraĝo". Ek de la tridekaj jaroj F. Zwicky estis kompreninta ke, se la lenso konsistas el tuta galaksio, multaj bildoj el sama malproksima lumfonto povas esti observataj. Tiu rimarkinda antaŭdiro de la ĝenerala relativecteorio tiufoje efektivigas veran eksplodon de la distanckoncepto, ĉar multaj lumlinioj ligas nin al la lumfonto. Tiel sama astro estas videbla samtempe laŭ multaj malsamaj lokoj kaj precipe laŭ malsamaj momentoj, la ekartoj estante kalkulataj je monataj aŭ jaroj. Bildume esprimante, loĝanto en tia astro estus videbla samtempe kiel infano, adolto kaj maljunulo, ebleco kiu ŝajnis rezervita por sciencfikcia filmo kia "2001, la spacodiseado".

Krom tiuj efikoj pri multobligado de bildoj kaj pri templimoj, oni atendas ke bildoj estos misformitaj de ĉizojadoj. Ekstrema misforma kazo respondus pri perfekta alliniigo inter lumfonto kaj deviilo kiu elstreĉus kaj gluus bildojn ĝis konstitui ringon. Kiam okazas pli reale malperfektaĵon pri alliniigo, oni ekhavas cirklarkan bildon.

Eĉ se ne okazas multobligo de bildoj, la trodensejoj en la universo estas provokontaj lumpligrandigon (aŭ malpligrandigon pro ne sufiĉa denso) de la fontoj situantaj malantaŭ ilin, kaj samtempe spacpligrandigon, la unua kaj la dua estante ĉiam ligitaj de la teoremo pri konservado de surfachelodenso (dividita de (1+z)4, z estante la spektra transŝovo). Kaze kiam lenso kovras grandan ĉielregionon, tiel kiel tre densa amaso aŭ amasego da galaksioj, tiam la tuta konuso el universo situanta malantaŭ tiu amaso povas esti perturbata : la post-konverĝado de la lumradioj malgrandigas la atingeblan volumenon, sed tiu efiko estas plej ofte pli ol kompensata de la ampleksigado kiu permesos atingi multe pli feblajn objektojn, do multe pli malproksimajn. La numera surfacdenso de la malproksimaj lumfontoj estas troviĝonta loke pliigita; kontraŭe la serĉado pri objektoj tie malproksimaj, kies ŝajna lumeco estas apenaŭ atingebla, riskas esti dependa de gravaj selektefikoj, ĉar pro gravitecaj ampleksadoj la plej brilaj lumfontoj estos preferinde observataj.

Malsimila tipo de efiko, ne malpli interesa, estas ŝanĝebleco pro relativa movo de stelo aŭ densa objekto antaŭ celdirekto al malvasta lumfonto. Tia "mikrolenso" povas agi tiel kiel diferenciallupeo pri strukturata objekto kiel kvazaro, pli-malpli ampleksanta diversajn emisilokojn el la lumfonto, kaj sekve rivelanta ĝian strukturon.

Fine, estas ne forgesinde ke gravito influas ne nur lumecon aŭ diametron de la malproksimaj lumfontoj, sed ankaŭ ilia spektra transŝovo. Oni atendas ke la galaksiara centro estos ruĝendeviita kompare kun galaksio situanta je sama distanco. Tio estas ĝeneraligo pri "Einstein-a" ruĝendevio kiu konstituas iun el la tri klasikaj testoj pri ĝenerala relativecteorio. Sed estas pli mirinde lumradio, elirante el la senfinaĵo, kaj trairante la diferencial-ekspansiantan potencial-puton de amaso aŭ amsego ankaŭ subiĝos al troaĵa spektra transŝovo. Tia efiko rilatas al tempo same kiel lumradia devio rilatas al spaco. Tion konfirmas la rimarkinda fakto, kiun mi sukcesis demonstri tute ĝenerale, laŭ kiu la relativeca antaŭdiro estas precize duoblo ol la rezultato de neŭtona kalkulo, same kiel jam aperis pri lumdevio. Tiu efiko, tro eta por koncerni galaksiojn, tamen povus loke malgrandigi la temperaturon de la kosmologia nigra korpo, observebla en iaj specialaj kondiĉoj.

Ni nun konsideros ke plimulto el graviteclensaj efikoj antaŭdiritaj de la teorio estis fakte observataj lastjare. La observada kampo pri graviteclensoj estas fakte tute eferveska. Chio komenciĝis en 1979, kiam Walsh, Casswell kaj Weymann malkovris la unuan gravitecan miraĝon : la duobla kvazaro 0957+561 : du kvazaroj kvazaŭe samlumigantaj, apartigataj per 6 arkosekundoj kaj montranta ekzakte saman spektron kaj saman spektran transŝovon z=1,41. Kelkajn monatojn poste, la galaksio kaj la amaso prirespondecaj pri tiu multobligado de bildoj estis malkovrataj sendepende de Stockton, Young kaj aliaj. Aliaj ekzemploj rapide sekvis, speciale la triobla kvazaro PG115+080, kies analitikado famigis precipe francan skipon : evidentigo de novaj bildoj (Vanderriest kaj aliaj, 83; Foy kaj aliaj, 85), de variemo kaj de limtempo (Vanderriest kaj aliaj, 86).

La suma nombro da verŝajnaj nun konataj miraĝoj estas kvazaŭ dek, nur 4 el ili estante konsidereblaj kiel kvazaŭ certaj (observado de la individuaj spektroj de la bildoj, de la deviilo, kohera modelo klariganta ĉiujn karakterizaĵojn de la aranĝo rilate al ĉiuj ondlongecaj kampoj). Ghis ĵusa epoko, temis ĉiam pri kvazaroj, iliaj malproksimeco kaj helevolueco, ilia kvazaŭ stela aspekto, kaj iliaj dikaj kaj intensaj spektraj strekoj kiuj igas ilin ideala lumfonto. Tamen, mi estis sugestanta, kun H. Karoji, ekde 1976, ke statistikaj ampleksefikoj de la plej densaj amasoj da galaksioj sur pli malproksimaj galaksioj, ekzistis signife. La originala metodo, kiun ni pretigis kaj kiu estis uzata poste, konsistis je kompari en donata specimeno la objektojn situantajn malantaŭ la amasoj kaj tiujn kies rigarddirekto ne trairas ian heterogenaĵon antaŭ nin atingi.

Plue individuaj efikoj al galaksioj povas esti ankaŭ detektataj. Unu el ili rilatas al strangega objekto : la kvinopo da galaksioj VV172, kaj permesas videbligi plurajn lensefikojn ĉisupre priskribitajn. La kazo de tiu aro kompakta el kvin galaksioj montrante samajn lumecon kaj diametron, ŝajnis mistero de post oni malkovris en la 60aj jaroj, ke unu el ili prezentis transŝovon al ruĝo pli ol duoble ampleksa ol la kvar aliaj. La ekzistado de aliaj ekzemploj de "misharmoniaj kvinopoj" same kiel tiuj de Stefan kaj Seyfert, tre probabligis statistike la hipotezon pri simpla projekcio. La solvo de tiu enigmo estas ĵus trovita de F. Hammer kaj mi mem. La graviteclenso formata de kompakta kvaropo da galaksioj povas plifortigi kaj pligrandigi plimalproksiman galaksion ĝis samigi ĝin kiel la pli proksimaj. Koncerne la statistikan problemon rilatan al ĉiuj konataj kazoj similaj al tiu tipo, tiu problemo malaperas kalkulante efikon pro ŝanĝado pri kardinala denso.

Sed ĉu oni povas konsideri multobligon de la bildo de iu tuta galaksio ? Nur la galaksioj situantaj je distancoj kiuj ĝenerale estas el kampo de kvazaroj, povus okazigi tiajn miraĝojn. La radiogalaksioj malproksimaj, el la katalogo 3CR, malkovritaj de Spinrad kaj liaj kunlaborantoj, ŝajnas idealaj por pravigi la hipotezon, dank'al iliaj spektraj transŝovoj superaj je 1 kaj ĝis 1,85. Multaj argumentoj instigis min kun F. Hammer proponi hipotezon laŭ kiu la gravitecampleksaj efikoj de la galaksiamasoj (iafoje kun multobligo de bildoj) signife perturbis la observadojn de tiu malproksima galaksiaro. La grandega superlumeco de tiuj objektoj (laŭ faktoro 100) malfacile tute klarigata de la evoluado; la evidentigo de selekteraro pro pliampleksadoj sur la plej brilaj galaksioj el amasoj kaj ĝia eksterpolado ĝis z>1 (kiam oni serĉas lumfontojn apenaŭ detekteblaj tiuj, kiuj estas ampleksigataj, estas preferinde malkovrataj); la fakto ke iu materio (galaksioj aŭ amasoj) estas fakte observata sur la rigarddirekto de multaj el tiuj objektoj. Unu el la plej bonaj objektoj por pravigi la hipotezon ŝajnis 3C324, en kies spektro mi sukcesis identigi, krom la strekoj je z=1,21, alian sistemon da strekoj je z=0,84, sugestante objektsupermeton. Nur observadoj per la 3,60m-a teleskopo CFH povis progresigi la aferon, dank'al la kvalito de esceptaj bildoj pri la loko. Nur du monatoj post nia antaŭdiro, la unuaj observadoj CCD faritaj de O. Le Fèvre per distinga kapableco je 0,6" montris ekzakte la esperitan aspekton : strukturo laŭ 3 eroj alliniigitaj, la eventuala lenso intersidante inter tio kio povus esti la du plej gravaj bildoj. Kontraŭ la malfacileco havigi al si individuajn spektrojn pri ĉiu ero (23-magnitudaj objektoj diferencigitaj de malpli ol 1ĝ), la ekzisto de strekoj laŭ la du spektraj transŝovoj sugestis observi per interferigaj filtriloj akordigitaj laŭ tiuj strekoj. Tiuj observadoj faritaj malpli ol unu monato poste, aldonis tre konvinkan argumenton favoran al hipotezo pri graviteca miraĝo. En la streko z=0,84, nur restas la centra elemento, dum nur la eksteraj elementoj estas observataj je z=1,21. Kvankam necesas resti konscia ke nur havigo de spektroj por ĉiu elemento permesos certigi tion, ŝajnas ke temas pri la unua konata kazo de multobligo de bildoj sur grandega galaksio.

La ecaro de la atenditaj gravitecefikoj ŝanĝiĝas laŭ la strukturo de la deviiloj. Kvankam de granda strukturo same kiel amaso, amasego aŭ galaksiara fadeno, oni atendas nur ampleksefikon - kaj ĝiaj statistikaj konsekvencoj - sen multobligo de bildoj, tamen grandega galaksio aŭ kompakta centro de tie densa amaso povos multobligi kaj misformi bildojn laŭ skalo je 1 arkosekundo. Kontraŭe la disigo de la bildoj farita de stelo aŭ kompakta objekto estas nur kvazaŭ 10-6 angulsekundoj, nun nedetektebla eĉ per VLBI. Tamen tiaj deviiloj povas kaŭzi originalan kaj egale interan efikon : variemo kaj diferenciigata amplekso kiuj kapablas ŝanĝi la ŝajnan ecaron de lumfonto. Mi proponis en 1985 ke tiaj mikrolensaj efikoj ne estis serĉotaj en novaj objektoj ankoraŭ ne konataj, sed tre bone klarigis la proprecaron de iuj kvazaroj fortege ŝanĝiĝemaj laŭ optiko OVVs same kiel BLlac 0846+51. Tiel la celdirekto ĝis tia objekto trairas proksiman galaksion, kaj oni povas pruvi ke la ampleksigo per kompakta korpo je 10-2 sunmasoj, trapasanta antaŭ la loko elsendante kontinue, klarigas : 1°) la varion pri lumeco (4 magnitudoj dum malpli ol unu monato); 2°) la spektran ŝanĝon, BLLac (sen elsendstrekoj) je la maksimumo, kvazaro je la minimumo; 3°) kaj la varion pri koloro kaj polarizo, ĉiam korelativaj al la lumvarioj.

Pluraj objektoj samtipaj estas nun esplorataj, inter kiuj, iu speciale rimarkinda : la ekzisto de pseŭda periodeco en la lumvariadoj povas esti komprenata kiel kaŭzata de trairo de stelo tra la celdirekto, tiamaniere ke la lumvarioj sekvus ĝian keplermovon. Ne nur tia hipotezo permesas kopii tre precize la kurbon pri pasintaj lumvarioj, sed ankaŭ antaŭdiri ĝian estontan evoluon, tio kio estas tre malofta okazo en ekstergalaksia kampo : sufiĉas nun atendi dudekon da jaroj por esti definitive konvinkita.

Paralele tiuj efikoj al individuaj objektoj, pli kaj pli konfirmiĝas ke ampleksantaj statistikaj efikoj perturbas signife niajn observadojn pri la plej malproksimaj objektoj. Tio estas kazo de la plej brilaj galaksioj el amasoj de la radiogalaksioj je z>1, de la 3CR, sed ankaŭ de la kvazaroj. Tiel oni povas apliki la lastajn rezultojn de la teorio pri pluraj graviteclensoj al la sorbstrekoj QSOs : oni tiam trovas fortan korelativon inter la absoluta magnitudo de tiuj objektoj kaj la antaŭdiro pri la ampleksigo de multoblaj deviiloj situantaj ĉe la sorb-spektraj transŝovoj. Tiu efiko parte klarigas la ŝajnan evoluon de la kvazaroj.

Fine ni rememorigu la ĵusan malkovron de tio kio povus aperi kiel la plej bela kaj spektinda gravitec-lensa efiko : la ega ekstergalaksia arko en la amaso A370 (Soucail, Fort, Mellier, Picat, Nathez). Aliaj strukturoj samtipaj estis sekve observataj en aliaj amasoj (2244-02, A2218). Koncerne A370 la sama skipo nun estas konfirminta, dank'al la mezuro de ĝia spektra transŝovo, ke la arko estas malantaŭ la amaso. Plie, la lens-modelo starigita de F. Hammer klarigas detale ĝian formon kaj ĝian lumecon. Temas do pri "Einstein-a ringo" malproksima galaksia bildo elstreĉita (laŭ cirklarko) de la lokoj centraj kaj kompaktaj en la amaso, efiko daŭre kaj zorge serĉata de post ĝia antaŭdiro de Zwicky en la 30-aj jaroj.

Terminaro