اخترشناسان با منفعت گیری از تلسکوپ فضایی جیمز وب توانسته‌اند برای اولین بار یک اتفاق نجومی به نام «زیگزاگ اینشتین» را مشاهده کنند. به گفتن ساده‌تر جیمز وب تصویری را انتشار کرده که در آن یک اختروش در شش نقطه متفاوت دیده می‌شود. این اتفاق به‌لطف یک «همگرایی گرانشی» ممکن شده است که آلبرت اینشتین در سال ۱۹۱۵ نظریه‌اش را اراعه داد.

اخترشناسان این سیستم را J1721+8842 نامیده‌اند که در آن نور یک اختروش (یک هسته کهکشانی زیاد پرنور) از گرانش دو کهکشان با فاصله زیاد و جای‌گیری دقیق عبور کرده است. این اتفاق زیاد نادر نه تنها یک نمونه عالی از نظریه نسبیت عام اینشتین درمورد گرانش محسوب می‌شود، بلکه از نوع یک زیگزاگ است که خصوصیات آن در همگرایی‌های گرانشی متداول وجود ندارد.

اولین زیگزاگ اینشتین امکان پذیر دانشمندان را در حل دو راز بزرگ کیهان‌شناسی راهنمایی کند. اولین راز مربوط به انرژی تاریک است؛ نیرویی که جهت شتاب‌گرفتن انبساط کیهان می‌شود و نزدیک به ۷۰ درصد انرژی حاضر در کیهان را راه اندازی می‌دهد. دومی، اختلاف‌نظر دانشمندان در اندازه‌گیری نرخ انبساط کیهان یا ثابت هابل است.

همگرایی گرانشی وقتی رخ می‌دهد که نور در مسیر خود از نزدیکی یک جسم زیاد پرجرم عبور می‌کند که فضا-زمان را به‌شدت خم کرده است. به این ترتیب، نور از چند مسیر با طول متفاوت به ما می‌رسد، و چند بار و در زمان‌های گوناگون در یک عکس تلسکوپ ظاهر می‌شود.

تصاویری که با همگرایی گرانشی تشکیل خواهد شد، انواع مختلفی دارند؛ ازجمله حلقه‌های اینشتین، صلیب‌های اینشتین، و در رابطه نادر جاری، زیگزاگ اینشتین.

اشیائی که نورشان از تاثییر همگرایی گرانشی یک کهکشان عبور می‌کند، طبق معمولً دو یا چهار بار در یک عکس تلسکوپ ظاهر خواهد شد. اما در این عکس، نور اختروش از دو کهکشان عبور کرده است و یک آرایش شش‌تایی تشکیل شده است. این آرایش زیگزاگ اینشتین نام دارد، چون در دوتا از این تکرارها، نور از یک سمت کهکشان اول و از سمت دیگر کهکشان دوم عبور کرده است.

اخترشناسان قبلاً J1721+8842 را اشکار کرده بودند، اما به‌نظر می‌رسید که اختروش تنها چهار بار در آن تکرار می‌شود. حساسیت بالای تلسکوپ فضایی جیمز وب هر شش تکرار اختروش را در آن نشان داد.

کاربرد زیگزاگ اینشتین در حل رازهای کیهان‌شناختی

اخترشناسان درحال کار روی J1721+8842 می باشند تا ثابت هابل را اندازه‌گیری کنند. اکثر اختروش‌هایی که دچار همگرایی شده‌اند برای این منظور کاربرد دارند، اما وجود دو همگرایی اضافی و متفاوت در این عکس علتمی‌شود تا دقت اندازه‌گیری بالاتر برود.

اختلاف‌نظر دانشمندان در مقدار ثابت هابل یک معمای بزرگ است که «تنش هابل» نام دارد. روی کاغذ، اندازه‌گیری این ثابت از طریق خصوصیات کیهان اولیه و برون‌یابی آن برای زمان حال، و اندازه‌گیری آن از طریق خصوصیات کیهان نزدیک ما، باید به یک مقدار برابر منجر شوند. اما اکنون این چنین نیست.

این اختلاف امکان پذیر ناشی از خطای اندازه‌گیری در یکی از این دو روش، یا هردو آن‌ها، باشد. به همین علت دانشمندان جستوجو راه حلهایی می باشند که بتوانند این خطاها را شناسایی و از بین بردن کنند. زیگزاگ اینشتین یکی از اتفاق‌هایی است که آن‌ها می‌توانند از آن برای افت عدم‌قطعیت منفعت گیری کنند.

یکی دیگر از کاربردهای این اتفاق این است که می‌توان از آن برای مقیدکردن معادله حالت انرژی تاریک کیهان منفعت گیری کرد. به این علت دانشمندان می‌توانند هم معادله انرژی تاریک و هم ثابت هابل را با J1721+8842 تعیین کنند؛ کاری که طبق معمولً به‌صورت همزمان ممکن نیست.

یقیناً این مقصد نیازمند کار نظری و گسترش زیرساخت‌های فنی است و دانشمندان تا این مدت نمی توانند این دو مقدار را بدون اشتباه محاسبه کنند. آن‌ها پیش‌نویس مقاله خود را در arXiv انتشار کرده‌اند.