Einstein gyűrűs gravitációs lencse: SDSS J163028.15 + 452036.2. Kép jóváírása: Hubble. kattints a kinagyításhoz
Mivel Albert Einstein majdnem egy évszázaddal ezelőtt kifejlesztette az általános relativitáselmélet elméletét, azt javasolta, hogy a hatalmas tárgyak gravitációs tere drámaian elterelhesse a teret és eltérítse a fényt.
Az e hatás által létrehozott optikai illúziót gravitációs lencsének hívják. A természet egyenértékű azzal, hogy hatalmas nagyító lencsével rendelkezik az űrben, amely eltorzítja és erősíti a távolabbi tárgyak fényét. Einstein egy gravitációs lencsét írt egy 1936-ban közzétett cikkben. De azt gondolta, hogy a hatás nem figyelhető meg, mert az előtérben hullámos előtérben lévő csillagok által generált optikai torzulások túl kicsi ahhoz, hogy korának legnagyobb távcsövein keresztül mérhetők legyenek.
Most, csaknem egy évszázaddal később, a csillagászok két hatalmas csillagászati eszközt, a Sloan Digital Sky Survey (SDSS) és a NASA Hubble Űrtávcsőjét egyesítették, hogy azonosítsanak 19 új „gravitációs szempontból lencsés” galaxist, jelentősen növelve a korábban ismert körülbelül 100 gravitációs lencsét. Ezek közül 19 közül nyolc új, úgynevezett „Einstein gyűrűt” találtak, amelyek talán a lencse jelenség legelegánsabb megnyilvánulása. Korábban csak három ilyen gyűrűt láttak látható fényben.
A gravitációs lencsékben a távoli galaxisok fényét a Föld felé vezető úton bármilyen hatalmas tárgy gravitációs tere elterelheti, amely az útban fekszik. Emiatt látjuk, hogy a galaxis ívre vagy több különálló képre torzul. Amikor mindkét galaxis pontosan fel van sorolva, a fény bikaszem mintát képez, amelyet Einstein-gyűrűnek hívnak, az előtérbeli galaxis körül.
Az újonnan felfedezett lencsék a Sloan Lens ACS Survey (SLACS) nevű folyamatban lévő projektből származnak. Csillagászok csapata, Adam Bolton (a Massachusetti Cambridge-i Harvard-Smithsonian Astrophics Center) és Leon Koopmans vezetésével a hollandiai Kapteyn Csillagászati Intézetből, kiválasztotta a lencsék jelölését az elliptikus galaxisok több százezer optikai spektruma közül. a Sloan Digital Sky felmérése. Ezután a Hubble fejlett kamerájának éles szemeit használta a megerősítéshez.
"Az SDSS hatalmas mérete és a Hubble távcső képalkotási minősége együtt példátlan lehetőséget nyitott új gravitációs lencsék felfedezésére" - magyarázta Bolton. "Sikeresen sikerült azonosítani minden 1000 galaxist, amely egy másik galaxis gravitációs lencséjének jeleit mutatja."
A SLACS csapata körülbelül 200 000 galaxis spektrumát szkennelte 2–4 milliárd fényév távolságban. A csapat egyértelmű bizonyítékokat keresett a Földtől kétszer olyan messze lévő galaxisok kibocsátásából, közvetlenül a szorosabb galaxisok mögött. Ezután a Hubble Advanced Camera for Surveys segítségével készítették ezeket a lencsejelölt galaxisok 28 képét. A jelöltek 19 által előállított ívek és gyűrűk tanulmányozásával a csillagászok pontosan meg tudják mérni az előtérbeli galaxisok tömegét.
A páratlan alakzatok előállítása mellett a gravitációs lencsék a csillagászoknak adják a legközvetlenebb próbát a sötét anyag eloszlásához az elliptikus galaxisokban. A sötét anyag egy láthatatlan és egzotikus anyag, amelyet még közvetlenül nem figyeltek meg. A csillagászok a gravitációs hatás mérésével következtetik a létezésére. A sötét anyag elterjedt a galaxisokban, és az univerzum teljes tömegének legnagyobb részét teszi ki. A sötét anyag galaxisokban történő kutatásával a csillagászok betekintést nyernek a galaxisok kialakulásához, amelynek a sötét anyag csomós koncentrációi körül kellett kezdődnie a korai világegyetemben.
"Eredményeink azt mutatják, hogy ezeknek az elliptikus lencsés galaxisoknak átlagosan ugyanaz a speciális tömeg-sűrűségű struktúrájuk van, mint a spirális galaxisokban" - folytatta Bolton. „Ez megegyezik a sötét anyag arányának a csillagokhoz viszonyított arányának növekedésével, amikor az egyik távolodik a lencséző galaxis közepétől a síkabb széléhez. És mivel ezek a lencsés gelaxisok viszonylag fényesek, ezt az eredményt megszilárdíthatjuk a lencsék csillagmozgásainak további földi spektroszkópiás megfigyeléseivel. ”
„Az, hogy ezeket a és más gravitációs lencséket már több milliárd évvel ezelőtt meg lehet tanulmányozni, lehetővé teszi számunkra, hogy közvetlenül megfigyeljük, a sötét [láthatatlan] és a látható tömeg eloszlása megváltozik-e a kozmikus idővel” - tette hozzá Dr. Koopmans. "Ezzel az információval kipróbálhatjuk az általánosan elfogadott elképzelést, hogy a galaxisok kisebb galaxisok ütközéséből és egyesüléséből származnak."
A Sloan Digital Sky Survey-t, amelyből a SLACS lencsejelölt mintát választották, 1998-ban indították egy egyedi építésű földi távcsővel, amely több mint 100 millió objektum színét és fényerejét méri az ég és a térkép egynegyedén keresztül. a távolságok egymillió galaxisig és kvazárig. "Az ilyen típusú gravitációs-lencsés felmérés nem volt az SDSS eredeti célja, de az SDSS-adatok kiváló minősége lehetővé tette" - mondta Scott Burles a Massachusetts Technológiai Intézetből, Cambridge, Massachusetts, a SLACS csapat tagja. és az SDSS egyik alkotója.
"Az SDSS-adatbázis nagyméretű kiegészítő előnye, hogy megtervezzük a keresési kritériumokat annak érdekében, hogy megtaláljuk a lencséket, amelyek a legmegfelelőbbek a konkrét tudományos célokhoz" - mondta a SLACS csapat tagja, Tommaso Treu, a kaliforniai egyetem, Santa Barbara . „Míg eddig a legnagyobb galaxisokat választottuk célpontunknak, a felmérés következő szakaszaiban a kisebb lencsés galaxisokat célozzuk meg. Javaslatok születtek arról, hogy a galaxisok szerkezete a galaxis méretével együtt megváltozik. Ha ezeket a ritka tárgyakat igény szerint azonosítjuk, akkor hamarosan először tesztelhetjük, hogy ez igaz-e. ”
Hozzáadta a SLACS csapat tagja, Leonidas Moustakas a NASA sugárhajtómű-laboratóriumából és a kaliforniai Pasadena Kaliforniai Technológiai Intézetből: „Ezek az Einstein-gyűrűk páratlanul nagyított képet nyújtanak a lencsés galaxisokról, lehetővé téve a csillagok és a ezek a távoli galaxisok. ”
A SLACS-felmérés folytatódik, és a csapat eddig a Hubble-rel vizsgálta jelölt lencse-galaxisának közel 50-et. A várható összérték várhatóan több mint 100, sokkal több új lencsével együtt. A felmérés kezdeti megállapításai az Astrophysical Journal 2006. februári kiadásában és a másik folyóiratban elküldött két másik cikkben fognak megjelenni.
Eredeti forrás: Hubblesite sajtóközlemény
