Kreditna slika: Hubble
Spiralna galaksija PGC 69457 se nahaja blizu meje padajočih ozvezdij Pegasus in Vodnar približno 3 stopinje južno od tretje magnitude Theta Pegasi - vendar ne izkopljite 60 mm refraktorja, da bi ga iskali. Galaksija je v resnici oddaljena kakih 400 milijonov svetlobnih let in ima navidezno svetlost magnitude 14,5. Torej je lahko prihodnja jesen pravi čas, da se povežete s tistim tvojim prijateljem iz astro-matice, ki se vedno odpravlja v sončni zahod, da se umakne od mestnih luči, kjer igra večji, veliko večji, ljubiteljski instrument ...
Toda na nebu je veliko galaksij 14. magnitude - kaj je PGC 69457 tako posebno?
Za začetek večina galaksij ne blokira pogleda na še bolj oddaljeni kvazar (QSO2237 + 0305). In če obstajajo drugi, imajo le nekateri pravi razporeditev teles visoke gostote, ki so potrebni, da se svetloba "upogne" na način, da je viden sicer neviden predmet. Pri PGC 69457 dobite ne enega, ampak štiri - ločene poglede istega kvazarja s 17-odstotno magnitudo zaradi težav z nastavitvijo ene 20-palčne cevke dobsonian. Je vredno? (Ali lahko rečete, da boste "potrojili svoje počutje"?
Toda pojav, ki stoji za takim pogledom, je profesionalnim astronomom še bolj zanimiv. Kaj se lahko naučimo iz tako edinstvenega učinka?
Teorija je že dobro uveljavljena - Albert Einstein jo je napovedal v svoji "Splošni teoriji relativnosti" iz leta 1915. Einsteinova osnovna ideja je bila, da opazovalec, ki je v gravitacijskem polju pospešen in en sam v mirovanju, ne more ugotoviti razlike med obema glede njihove "teže “. Z raziskovanjem te ideje v največji možni meri je postalo jasno, da se ne samo materija, temveč svetloba (čeprav je brez mase) podvrže enaki zmedi. Zaradi tega se svetloba, ki se približuje gravitacijskemu polju pod kotom, "pospeši" proti izvoru gravitacije - a ker je svetlobna hitrost konstantna, tako pospeševanje vpliva le na pot in valovno dolžino svetlobe - ne na njeno dejansko hitrost.
Sama gravitacijska leča je bila prvič zaznana med popolnim Sončevim mrkom 1919. To je bilo videti kot rahlo premikanje položajev zvezd v bližini Sončeve korone, zajetih na fotografskih ploščah. Zaradi tega opažanja zdaj vemo, da ne potrebujete leče, da bi upogibali svetlobo - ali celo vodo, da bi prelomili podobo tistih Koi, ki plavajo v ribniku. Svetloba kot materija gre po poti najmanjšega upora, kar pomeni, da sledimo gravitacijski krivulji prostora in tudi optični krivulji leče. Svetloba iz Alexa2237 + 0305 dela le tisto, kar pride po naravni poti z brskanjem po konturah »vesolja-časa«, ki se loči okoli gostih zvezd, ki ležijo vzdolž vidnega polja oddaljenega vira preko bolj sosednje galaksije. Resnično zanimiva stvar o Einsteinovem križu se spušča na to, kar nam govori o vseh vpletenih množicah - tistih v galaksiji, ki odseva svetlobo, in Velikem v srcu kvazarja, ki ga oddaja.
Korejski astrofizik Dong-Wook Lee (in drugi) z univerze Sejong v sodelovanju z belgijskim astrofizikom J. Surdezom (in drugimi) z univerze v Liegeu je v svojem prispevku "Rekonstrukcija svetlobnih krivulj mikrosistema Einsteinovega križa" našel dokaze o diskrecijski disk, ki obdaja črno luknjo v kvadratu2222 + 0305. Kako je to mogoče na razdaljah?
Leče na splošno "zbirajo in fokusirajo svetlobo" in tiste "gravitacijske leče" (Lee na alfu vsaj 5 majhnih, a močno kondenziranih teles) v PGC 69457, storijo enako. Na ta način svetloba iz kvazarja, ki bi običajno potovala daleč stran od naših instrumentov, "ovije" galaksijo, da bi prišla proti nam. Zaradi tega "vidimo" 100.000-krat več podrobnosti, kot je sicer mogoče. Vendar je ulov: Kljub temu, da dobimo 100.000-krat večjo ločljivost, še vedno vidimo le svetlobo, ne podrobnosti. In ker je v galaksiji več mas, ki lovijo svetlobo, vidimo več kvadratov.
Če želite iz kvazarja dobiti koristne informacije, morate dolgo časa zbirati svetlobo (mesece do leta) in uporabljati posebne analitične algoritme, da dobite podatke skupaj. Metoda, ki jo uporablja Lee in sodelavci, se imenuje LOHCAM (LOcal Hae CAustic Modeling). (HAE je kratica za dogodke High Amplification). Z uporabo LOHCAM-a in podatkov, ki sta na voljo pri OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) in GLIPT (International Time Gravitational Lens Project), je skupina ugotovila, da LOHCAM ne deluje, kot upajo, ampak da lahko2222 + 0305 vključuje disk, ki ga je mogoče zaznati (iz katerega črpa zadevo) da poganja svoj lahki motor). Skupina je določila tudi približno maso črne luknje kvazarjev, velikost ultravijoličnega območja, ki seva iz nje, in ocenila prečno gibanje črne luknje, ko se premika glede na spiralno galaksijo.
Domneva se, da ima osrednja črna luknja v Quasar QSO2237 + 0305 skupno maso 1,5 milijarde soncev - vrednost, ki je v primerjavi z največjimi odkritimi osrednjimi črnimi luknjami. Tako množično število predstavlja 1 odstotek celotnega števila zvezd v naši lastni galaksiji Mlečna pot. Medtem in za primerjavo, črna luknja Alexa2237 + 0305 je približno 50-krat bolj masivna kot tista v središču naše galaksije.
Na podlagi "dvojnih vrhov" svetilnosti iz kvazarja so Lee in drugi uporabili LOHCAM, da so določili tudi velikost akumulacijskega diska Rank2237 + 0305 in njegovo orientacijo ter zaznali osrednje zatemnitveno območje okoli črne luknje. Sam disk je v premeru približno 1/3 svetlobnega leta in je obrnjen proti nam.
Impresioniran? Pa dodajmo še, da je ekipa določila minimalno število mikrolenc in s tem povezane mase, ki jih najdemo v galaksiji leče. Glede na domnevno prečno hitrost (pri modeliranju LOHCAM-a) se najmanjši razpon giblje od plinskega velikana - na primer planeta Jupiter - do našega lastnega Sonca.
Kako torej deluje ta "luknja"?
Projekta OGLE in GLIPT sta spremljala spremembe v intenzivnosti vizualne svetlobe, ki se pretaka do nas iz vsakega od štirih pogledov kvazarja s 17. magnitudo. Ker je večina kvazarjev zaradi velikih razdalj v vesolju s teleskopom nerešljiva. Nihanja svetilnosti se vidijo le kot posamezna točka podatkov, ki temelji na svetlosti celotnega kvazarja. Vendar Match2237 + 0305 predstavlja štiri slike kvazarja in vsaka slika poudarja svetlost, ki izvira iz drugačnega vidika kvazarja. S teleskopskim nadzorom vseh štirih slik hkrati lahko zaznamo majhne razlike v intenzivnosti slike glede na velikost, datum in čas. V več mesecih do letih se lahko zgodi precejšnje število takšnih "velikih dogodkov ojačanja". Vzorce, ki nastanejo, ko se pojavijo (od enega pogleda do 17. magnitude), lahko nato analiziramo, da pokažemo gibanje in intenzivnost. Iz tega je mogoč zelo visoko ločljiv pogled običajno nevidne strukture znotraj kvazarja.
Bi lahko vi in vaš prijatelj s 20-palčnim dob-newtonianom to storili?
Seveda - vendar ne brez zelo drage opreme in dobrega ročaja na nekaterih zapletenih algoritmih matematičnega slikanja. Lep kraj za začetek pa bi lahko bil preprosto, če bi izbrskali galaksijo in jo nekaj časa obesili s križem ...
Spisal Jeff Barbour
