Kép jóváírása: SDSS
A gravitációs lencsék akkor fordulnak elő, amikor egy távoli tárgy, például egy kvazár fényét torzítja egy közelebbi tárgy gravitációja. A csillagászok éppen felfedezték egy ilyen lencsét, ahol a torzulások annyira nagyok, hogy jelentős mennyiségű sötét anyag okozta őket - a látható anyag önmagában nem lenne felelős. A sötét anyagot előrejelzi annak gravitációs hatása a világegyetem galaxisaira és csillagaira, ám a csillagászok eddig nem igazán tudják, mi az; akár csak egy rendes anyag, amely túl hideg ahhoz, hogy a Földről láthassa, vagy valamiféle egzotikus részecske.
A Sloan Digital Sky Survey kutatói felfedezték a valaha rögzített legnagyobb elválasztású gravitációs lencsés kvazárt, és a várakozásokkal ellentétben úgy találták, hogy az ismert négy legtávolabbi, legvilágosabb kvazár nem gravitációs lencsével rendelkezik.
Albert Einstein általános relativitáselmélete azt jósolja, hogy egy hatalmas test gravitációs húzása lencsékként működhet, meghajolva és torzítva egy távoli tárgy fényét. A távoli kvazár és a Föld között elhelyezkedő hatalmas szerkezet „lencséken” állíthatja a kvazár fényét, ezáltal a kép lényegesen világosabbá válik, és egy objektumról több kép keletkezik.
A NATURE magazin december 18–25-i kiadásában közzétett dokumentumban a Sloan Digital Sky Survey (SDSS) csapata, amelyet a Tokiói Egyetem végzős hallgatói, Naohisa Inada és Masamune Oguri vezettek, arról számolnak be, hogy a közvetlen közelében négy kvazár valójában világos egy kvazárról gravitációs lencsével négy képre osztva.
Az első példa 1979-ben történő felfedezése óta több mint 80 gravitációs lencsés kvazárt fedeztek fel. A katalogizált lencsés kvazárok tucatja SDSS-felfedezés, amelyek fele Inada és csapata munkájának eredménye.
De ezt a legújabb felfedezést olyan drámaivá teszi, hogy a négy kép közötti távolság kétszer olyan nagy, mint bármely korábban ismert gravitációs szempontból lencsés kvazáré. A négyszeres lencse kvazár felfedezéséig a gravitációs lencsével rendelkező kvazárban ismert legnagyobb elválasztás 7 ívsekundum volt. Az SDSS csapat által talált kvazár a Minor Leo csillagképben fekszik; négy képből áll, amelyeket 14,62 ívsebesség választ el egymástól.
Egy ilyen nagy elválasztás előállításához a lencsét okozó anyagkoncentrációnak különösen magasnak kell lennie. Ennek a gravitációs lencsének az előtérében van egy galaxiscsoport; a klaszterhez kapcsolódó sötét anyagnak felelősnek kell lennie a példátlanul nagy elválasztásért.
"A Subaru 8,2 méteres távcsővel és a Keck távcsőjével kapott további megfigyelések megerősítették, hogy ez a rendszer valóban gravitációs lencse" - magyarázza Inada. "A kvazárok ennyire gravitációs lencsével osztják fel az előrejelzéseket, hogy nagyon ritkák, és ezért csak nagyon nagy felmérésekben fedezhetők fel, mint például az SDSS."
Oguri hozzátette: „Egy ilyen széles gravitációs lencse felfedezése a mai napig megtekintett több mint 30 000 SDSS kvazárból tökéletesen összhangban áll azoknak a modelleknek az elméleti elvárásaival, amelyekben az univerzumban a hideg sötét anyag dominál. Ez további erős bizonyítékot kínál az ilyen modellekhez. ” (A hideg sötét anyag, a forró sötét anyaggal ellentétben, szoros csomókat képez, és ez okozza az ilyen gravitációs lencsét.)
"A felfedezett gravitációs lencse ideális laboratóriumot biztosít a látható objektumok és a láthatatlan sötét anyag közötti kapcsolat felmérésére az univerzumban" - magyarázta Oguri.
A 2004 márciusában az Astronomical Journalban közzéteendő második cikkben a Princetoni Egyetem Gordon Richards vezetésével működő csoport a Hubble űrteleszkóp nagyfelbontású képességével megvizsgálta az SDSS által a gravitációs lencsék jeleire felfedezett négy legtávolabbi ismert kvazárt. .
A csillagászat nagy távolságaira való visszatekintés az időre tekint vissza. Ezeket a kvazárokat akkor lehet látni, amikor az univerzum a jelenlegi korának 10 százalékánál kevesebb volt. Ezek a kvazárok rendkívül fényesek, és úgy gondolják, hogy hatalmas fekete lyukak hajtják őket, amelyek tömege a Nap több milliárdszorosa. A kutatók szerint valódi rejtély, hogy ilyen hatalmas fekete lyukak kialakulhattak olyan korán az univerzumban. Ha ezeket a tárgyakat gravitációs lencsék képezik, akkor az SDSS kutatói lényegesen kisebb fényerővel és ebből következően a fekete lyuk tömegével következtetnének, így megkönnyítik azok kialakulásának magyarázatát.
„Minél távolabb egy kvazár, annál valószínűbb, hogy egy galaxis fekszik közte és a néző között. Ezért vártuk a legtávolabbi kvazárok lencséjét ”- magyarázta Xiaohui Fan, az SDSS kutatója az Arizonai Egyetemen. A várakozásokkal ellentétben azonban a négy közül egyik sem mutat több képet, amely a lencsék jellemzője.
„A kvazároknak csak egy kis része van gravitációs lencsével. Azonban a fényes kvazárok nagyon ritkák a távoli világegyetemben. Mivel a lencsék miatt a kvazárok világosabbá válnak, és ezért könnyebben észlelhetők, arra számítottuk, hogy a távoli kvazárokról lenne a legvalószínűbb lencsék lenni ”- javasolta a csapat tagja, Zoltan Haiman, a Columbia University.
"Az a tény, hogy ezeket a kvazárokat nem lencsézik, azt mondja, hogy a csillagászoknak komolyan kell venniük azt az elképzelést, miszerint a Nap tömegének néhány milliárdszorosa a kevesebb, mint egy milliárd évvel a Big Bang után alakult" - mondta Richards. "Most további példákat keressünk az SDSS-ben lévő nagy vöröseltolódású kvazárokról, hogy a teoretikusok még szupermasszív fekete lyukakat adhassanak a magyarázathoz."
Eredeti forrás: SDSS sajtóközlemény
