Kép jóváírása: ESO
Az Európai Déli Megfigyelőközpont csillagászai nagyon ritka „Einstein gyűrűs” gravitációs lencséket találtak, ahol a távoli kvazár fényét megcsavarják és nagyítják egy közelebbi galaxis gravitációja. A két tárgy annyira szorosan egymáshoz igazodik, hogy a kvazár képe gyűrűt képez a galaxis körül a Föld látópontjától. Gondos mérésekkel a csapat képes volt megállapítani, hogy a kvazár 6,3 milliárd fényév távolságra van, és a galaxis mindössze 3,5 milliárd fényév van, és ez a legközelebbi gravitációs lencse, amit valaha fedeztek fel.
A csillagászok nemzetközi csapata [1] az ESO 3,6 méteres távcsőjével (Chile) La Silla felfedezte a bonyolult kozmikus mágust a déli Kráter csillagképben (The Cup). Ez a „gravitációs lencse” rendszer ugyanazon kvazár (legalább) négy képéből, valamint a galaxis gyűrű alakú képéből áll, amelyben a kvazár található - „Einstein gyűrűnek”. A közeli lencséi galaxis, amely ezt az érdekes optikai illúziót okozza, szintén jól látható.
A csapat ezen objektumok spektrumát az új EMMI kamerával szerezte be, amely az ESO 3,5 m-es új technológiai teleszkópjára (NTT) van felszerelve, szintén a La Silla obszervatóriumban. Megállapították, hogy a lencsés kvazár [2] 6300 millió fényév távolságban helyezkedik el („vöröseltolódása” z = 0,66 [3]), míg a lencsés elliptikus galaxis nagyjából félúton van a kvazár és mi között, egy távolságban 3500 millió fényév (z = 0,3).
A rendszert RXS J1131-1231-nek nevezték el - ez a legközelebbi gravitációs szempontból lencsés kvazár, amelyet eddig fedeztek fel.
Kozmikus dologok
A „gravitációs lencse” (más néven „kozmikus mirage”) mögött meghúzódó fizikai elv 1916 óta ismert az Albert Einstein általános relativitáselméletének következménye. Egy hatalmas tárgy gravitációs tere görbíti az univerzum helyi geometriáját, így az objektumhoz közeli áthaladó fénysugarak meghajlanak (mintha a Föld felületén egy „egyenes” lenne a Föld felületének görbülete miatt szükségszerűen görbe) .
Ezt a hatást a csillagászok 1919-ben észlelték először a teljes napfogyatkozás során. A sötét égen a homályos Nap közelében látható csillagok pontos helyzetmérése a Nap ellenkező irányába mutatott látszólagos elmozdulást jelezte, mintegy Einstein elmélete szerint. A hatás a csillagfotonok gravitációs vonzódásának köszönhető, amikor a Nap közelében haladnak el hozzánk vezető úton. Ez egy teljesen új jelenség közvetlen megerősítése volt, és mérföldkövet jelentett a fizikában.
Az 1930-as években Fritz Zwicky (1898 - 1974), csillagász, svájci állampolgár, aki a kaliforniai Mount Wilson Obszervatóriumban dolgozott, rájött, hogy ugyanez a hatás történhet messze az űrben is, ahol a galaxisok és a nagy galaxiscsoportok eléggé kompaktak és hatalmasak lehetnek. hogy meghajtsa a fényt még távolabbi tárgyaktól. Azonban csak öt évtizeddel később, 1979-ben, megfigyelőleg megerősítették ötleteit, amikor felfedezték a kozmikus mirage első példáját (mint ugyanazon távoli kvazár két képe).
A kozmikus mágiakat általában egyetlen kvazár többszörös képeként tekintik [2], amelyet egy, a kvazár és mi között elhelyezkedő galaxis lencséiben látnak el. A kvazár képeinek száma és alakja a kvazár, a lencse-galaxis és mi viszonylagos helyzetétől függ. Sőt, ha az igazítás tökéletes, akkor a lencse tárgy körül gyűrű alakú képet is láthatunk. Az ilyen „Einstein-gyűrűk” azonban nagyon ritkák, és csak nagyon kevés esetben figyeltek meg ezeket.
A gravitációs lencsehatás másik különös érdeke, hogy az nemcsak kettős vagy több képet eredményez ugyanazon tárgyról, hanem az is, hogy ezen képek fényereje jelentősen megnő, ugyanúgy, mint egy szokásos optikai lencsével. A távoli galaxisok és galaxiscsoportok tehát „természetes távcsövekként” működhetnek, amelyek lehetővé teszik a távoli tárgyak megfigyelését, amelyek egyébként túlságosan halványak lennének ahhoz, hogy a jelenleg elérhető csillagászati távcsövekkel észlelhetők legyenek.
A képélesítési technikák jobban megoldják a kozmikus déliboltot
Egy új, RXS J1131-1231 jelű gravitációs lencsét 2002 májusában vette észrevehetően Dominique Sluse, az akkori chilei ESO doktorandusz hallgatója, miközben az ESO 3,6 m-es távcsövével készített kvazárképeket a La Silla obszervatóriumban vizsgálta. Ennek a rendszernek a felfedezése a megfigyelések idején fennálló jó megfigyelési feltételekből származott. A képek egyszerű vizuális ellenőrzése alapján Sluse ideiglenesen arra a következtetésre jutott, hogy a rendszernek négy csillagszerű (lencsés kvazár képe) és egy diffúz (lencséjű galaxis) komponense van.
Az összetevők közötti nagyon kicsi távolság, azaz egy másodperc vagy kevesebb, valamint a földi légkör turbulenciájának elkerülhetetlen „elmosódása” miatt („látás”) a csillagászok kifinomult képélesítő szoftvert használtak, hogy nagyobb -felbontási képek, amelyekkel pontos fényerő és helyzetmérés elvégezhető (lásd még az ESO PR 09/97). Ez az úgynevezett „dekonvolúció” technika lehetővé teszi ennek a komplex rendszernek a sokkal jobb megjelenítését, és különösen a kapcsolódó Einstein gyűrű megerősítését és szembetűnőbbé tételét, vö. PR fénykép 20a / 03.
A forrás és a lencse azonosítása
A csillagászok csapata [1] ezután az ESO 3,5 m-es új technológiájú teleszkópját (NTT) alkalmazta La Silla-ban, hogy megkapja a lencse rendszer egyes képkomponenseinek spektrumát. Ez elengedhetetlen, mivel a spektrumok - az emberi ujjlenyomatokhoz hasonlóan - lehetővé teszik a megfigyelt tárgyak egyértelmű azonosítását.
Ennek ellenére ez nem könnyű feladat, mivel a kozmikus mirázs különböző képei nagyon közel helyezkednek el az égen, és a lehető legjobb körülményekre van szükség a tiszta és jól elkülönített spektrumokhoz. Az NTT kiváló optikai minősége az ésszerűen jó látási körülményekkel (kb. 0,7 másodperc) kombinálva azonban lehetővé tette a csillagászoknak, hogy észleljék mind a forrás, mind a lencséként működő tárgy „spektrális ujjlenyomatait”, vö. ESO PR Photo 20b / 03.
A spektrumok kiértékelése azt mutatta, hogy a háttérforrás egy kvazár, amelynek vöröseltolódása z = 0,66 [3], ami körülbelül 6300 millió fényév távolságnak felel meg. Ebből a kvazárból származó fényt egy hatalmas elliptikus galaxis sugároz, amelynek vöröseltolódása z = 0,3, azaz 3500 millió fényév távolságban vagy körülbelül félúton a kvazár és mi között. Ez a mai napig ismert legközelebbi gravitációs lencsével rendelkező kvazár.
A lencse sajátos geometriája és a lencse-galaxis elhelyezkedése miatt meg lehet mutatni, hogy a meghosszabbított galaxisból származó fénynek, amelyben a kvazár található, lencsét kell lencsére állítani, és gyűrű alakú képként láthatóvá válni. Hogy valóban ez a helyzet áll, ezt a PR Photo 20a / 03 bizonyítja, amely világosan mutatja egy ilyen „Einstein-gyűrű” jelenlétét, amely körülveszi a közeli lencsés galaxis képét.
Mikrolencsék a makró lencséken belül?
A rendszerben megfigyelt egyes lencsés képek különleges konfigurációja lehetővé tette az csillagászoknak, hogy elkészítsék a rendszer részletes modelljét. Ez alapján előrejelzéseket tudnak készíteni a különféle lencsés képek relatív fényerősségéről.
Kissé váratlanul úgy találták, hogy a kvazár három legfényesebb csillagszerű képének várható fényereje nem egyeztethető meg a megfigyelt képekkel - egyikük kiderül, hogy egy nagyságrenddel (vagyis 2,5-szeres tényezővel) világosabb a vártnál. . Ez az előrejelzés nem kérdőjelezi meg az általános relativitást, hanem arra utal, hogy egy másik hatás működik ebben a rendszerben.
A csoport által felvetett hipotézis az, hogy az egyik képet „mikrolengetésnek” vetik alá. Ez a hatás ugyanolyan természetű, mint a kozmikus mirage - az objektum többszörös amplifikált képei képződnek -, de ebben az esetben a lencse galaxisában egyetlen csillag (vagy több csillag) további fénykibocsátást okoz. Ennek eredményeként további (megoldatlan) képeket találnak a kvazárról a makró-objektívek egyikében.
Az eredmény ennek a képnek a „túlméretezése”. Hogy ez valóban így van-e, hamarosan ezt a gravitációs lencserendszer új megfigyeléseivel teszteljük az ESO Very Large Telescope (VLT) segítségével, Paranal (Chile), valamint a Very Large Array (VLA) rádiómegfigyelő intézettel Új-Mexikóban (USA) ).
kilátás
Eddig 62 többképes kvazárt fedeztek fel, a legtöbb esetben ugyanazon kvazár 2 vagy 4 képét mutatták be. A kvazár hosszúkás képeinek és különösen a gyűrűszerű képeknek a meglétét gyakran megfigyelik rádióhullámhosszon. Ez azonban továbbra is ritka jelenség az optikai területen - eddig csak négy ilyen rendszert vettek fel optikai / infravörös távcsövekkel.
A most felfedezett összetett és viszonylag fényes RXS J1131-1231 rendszer egyedülálló asztrofizikai laboratórium. Ritka jellemzői (pl. Fényerő, gyűrű alakú kép jelenléte, kis vöröseltolódás, röntgen és rádiófrekvencia, látható lencse stb.) Lehetővé teszik az csillagászoknak, hogy megvizsgálják a lencse galaxis tulajdonságait, beleértve csillagtartalmát, a szerkezet és a tömeg eloszlása nagyon részletesen, valamint a forrás morfológiája. Ezek a tanulmányok új megfigyeléseket fognak használni, amelyeket jelenleg a Vrannél kapnak a Paranalon, a VLA rádióinterferométerrel Új-Mexikóban és a Hubble Űrtávcsőn.
Több információ
Az ebben a sajtóközleményben ismertetett kutatást levélben adják át a szerkesztőnek, amely hamarosan megjelenik az Astronomy & Astrophysics európai szakmai folyóiratban („Négyesen ábrázolt kvazár egy optikai Einstein gyűrűjelölttel: 1RXS J113155.4-123155”, Dominique) Sluse et al.).
További információ a gravitációs lencsékről és erről a kutatócsoportról a következő címen található: http://www.astro.ulg.ac.be/GRech/AEOS/.
Megjegyzések
[1]: A csapat a következőkből áll: Dominique Sluse, Damien Hutsemker és Thodori Nakos (ESO és Institut d'Astrophysique et de Université de Liège - IAGL), Jean-Fran? Ois Claeskens. Courbin, Christophe Jean és Jean Surdej (IAGL), Malvina Billeres (ESO) és Sergiy Khmil (a Shevchentko Egyetem Csillagászati Megfigyelőközpontja).
[2]: A kvazárok különösen aktív galaxisok, amelyek központjai fantasztikus mennyiségű energiát és energetikai részecskéket bocsátanak ki. Úgy gondolják, hogy középen hatalmas fekete lyuk van, és az energia akkor keletkezik, amikor a környező anyag ebbe a fekete lyukba esik. Ezt a fajta tárgyat először 1963-ban fedezte fel Maarten Schmidt holland-amerikai csillagász, a Palomar obszervatóriumban (Kalifornia, USA), és a név arra utal, hogy „csillagszerű” megjelenésük volt az akkor készített képeken.
[3]: A csillagászatban a „vöröseltolódás” azt a hányadot jelöli, amellyel a tárgy spektrumában lévő vonalak hosszabb hullámhossz felé tolódnak el. Mivel a kozmológiai objektum vöröseltolódása a távolsággal növekszik, a távoli galaxis megfigyelt vöröseltolódása becslést ad a távolságáról is.
Eredeti forrás: az ESO sajtóközleménye
