Einstein obročna gravitacijska leča: SDSS J163028.15 + 452036.2. Kreditna slika: Hubble. Kliknite za povečavo
Ko je Albert Einstein pred skoraj stoletjem razvijal svojo teorijo splošne relativnosti, je predlagal, da bi gravitacijsko polje iz masivnih predmetov dramatično prekrivalo prostor in odklonilo svetlobo.
Optična iluzija, ki jo ustvarja ta učinek, se imenuje gravitacijsko leče. Narava je enakovredna velikanskemu povečevalnemu objektivu v prostoru, ki izkrivlja in ojačuje svetlobo bolj oddaljenih predmetov. Einstein je v članku, objavljenem leta 1936, opisal gravitacijsko lečo. Vendar je menil, da učinek ni opazen, ker bodo optična izkrivljanja, ki jih ustvarjajo osrednje zvezde, ki se izogibajo prostoru, premajhna, da bi jih kdaj lahko merili največji teleskopi svojega časa.
Zdaj, skoraj stoletje pozneje, so astronomi združili dve močni astronomski prednosti, Sloan Digital Sky Survey (SDSS) in NASA-in vesoljski teleskop Hubble, da bi identificirali 19 novih galaktično posodjenih galaksij, kar je bistveno dodalo približno 100 gravitacijskim lečam, ki so bile prej znane. Med temi 19 so našli osem novih tako imenovanih "Einsteinovih prstanov", ki so morda najbolj elegantna manifestacija pojava leče. V vidni svetlobi so bili prej vidni le trije takšni obroči.
Pri gravitacijskem lečenju svetlobe iz oddaljenih galaksij lahko na poti na Zemljo odbije gravitacijsko polje katerega koli masivnega predmeta, ki mu leži na poti. Zaradi tega vidimo galaksijo izkrivljeno v loku ali več ločenih slik. Ko sta obe galaksiji natančno postavljeni, svetloba tvori vzorec bikovega očesa, imenovan Einsteinov obroč, okoli čelne galaksije.
Na novo odkrite leče izhajajo iz projekta, ki se imenuje Anketa Sloan Lens ACS (SLACS). Skupina astronomov, ki jo je vodil Adam Bolton iz Harvard-Smithsonian centra za astrofiziko v Cambridgeu, Massachusetts, in Leon Koopmans iz Astronomskega inštituta Kapteyn na Nizozemskem, je med nekaj sto tisoč optičnimi spektri eliptičnih galaksij izbrala kandidatne leče. anketa Sloan Digital Sky. Nato so za potrditev uporabili ostre oči Hubbleove napredne kamere za ankete.
"Ogromen obseg SDSS, skupaj s kakovostjo slikanja teleskopa Hubble, je odprl to izjemno priložnost za odkritje novih gravitacijskih leč," je pojasnil Bolton. "Uspeli smo prepoznati eno od 1.000 galaksij, ki kažejo te znake gravitacijske leče druge galaksije."
Ekipa SLACS je prebrala spektre približno 200.000 galaksij od 2 do 4 milijard svetlobnih let. Skupina je iskala jasne dokaze o emisiji iz galaksij dvakrat dlje od Zemlje in neposredno za bližjimi galaksijami. Nato so uporabili Hubbleovo napredno kamero za ankete, da bi posneli slike 28 teh galaksij, ki so jih kandidirali. S preučevanjem lokov in obročev, ki jih je proizvedlo 19 teh kandidatov, lahko astronomi natančno izmerijo maso galaksij v ospredju.
Poleg tega, da ustvarja čudne oblike, gravitacijsko leče astronomom omogočajo najbolj neposredno sondo distribucije temne snovi v eliptičnih galaksijah. Temna snov je nevidna in eksotična oblika snovi, ki je še nismo neposredno opazili. Astronomi sklepajo o njegovem obstoju z merjenjem njenega gravitacijskega vpliva. Temna snov je razširjena znotraj galaksij in predstavlja večino celotne mase vesolja. Z iskanjem temne snovi v galaksijah astronomi upajo, da bodo dobili vpogled v formacije galaksij, ki so se morale začeti okoli gručave koncentracije temne snovi v zgodnjem vesolju.
"Naši rezultati kažejo, da imajo te" eliptične leče galaksije "v povprečju enako posebno masno gostoto kot tisto v spiralnih galaksijah," je nadaljeval Bolton. "To ustreza povečanju deleža temne snovi v primerjavi z zvezdami, ko se eden odmika od središča galaksije, ki leče, v njeno bolj obrobje. In ker so te lečne gelaksije razmeroma svetle, lahko ta rezultat strdimo z nadaljnjimi zemeljskimi spektroskopskimi opazovanji zvezdnih gibanj v lečah. "
"Sposobnost preučevanja teh in drugih gravitacijskih leč že nekaj milijard let nam omogoča, da neposredno vidimo, ali se razporeditev temne [nevidne] in vidne mase spreminja s kozmičnim časom," je dodal dr. Koopmans. "S temi informacijami lahko preizkusimo splošno veljavno idejo, da se galaksije tvorijo iz trka in združitve manjših galaksij."
Raziskava Sloan Digital Sky, iz katere je bil izbran vzorec kandidata za objektiv SLACS, se je začela leta 1998 z izdelanim zemeljskim teleskopom po meri za merjenje barv in svetlosti več kot 100 milijonov predmetov na četrtini neba in zemljevid razdalje do milijona galaksij in kvazarjev. "Tovrstna raziskava gravitacijskih leč ni bila prvotni cilj SDSS, temveč jo je omogočila odlična kakovost podatkov SDSS," je dejal Scott Burles z Massachusetts Institute of Technology v Cambridgeu, Massachusetts, član ekipe SLACS in eden od ustvarjalcev SDSS.
"Dodaten bonus velike velikosti baze SDSS je, da lahko oblikujemo svoja iskalna merila tako, da poiščemo leče, ki so najbolj primerne za posebne znanstvene cilje," je dejal član ekipe SLACS Tommaso Treu s kalifornijske univerze v Santa Barbari . „Medtem ko smo do zdaj za svoje tarče izbrali največje galaksije, v naslednjih fazah raziskave ciljamo na manjše galaksije leč. Pojavili so se namigi, da se struktura galaksij spreminja z velikostjo galaksije. Z prepoznavanjem teh redkih predmetov "na zahtevo" bomo kmalu lahko prvič preizkusili, ali je to res. "
Dodan član ekipe SLACS Leonidas Moustakas iz Nasinega laboratorija za reaktivni pogon in kalifornijskega tehnološkega inštituta v Pasadeni v Kaliforniji: "Ti Einsteinovi obroči omogočajo tudi neprimerljivo povečan pogled na izposojene galaksije, kar nam omogoča, da preučujemo zvezde in zgodovino nastanka te oddaljene galaksije. "
Raziskava SLACS se nadaljuje in doslej je ekipa uporabljala Hubble za preučevanje skoraj 50 njihovih galaksij, ki so jih kandidirale. Pričakuje se, da bo končna vsota več kot 100, med njimi pa bo še veliko novih leč. Prve ugotovitve raziskave bodo objavljene v številki februarja 2006 časopisa Astrofizika in v dveh drugih prispevkih, ki sta bili predloženi v to revijo.
Izvirni vir: Hubblesite News Release
