Obrazový kredit: ESO
Astronómovia z Európskeho južného observatória našli veľmi zriedkavé gravitačné šošovky typu „Einsteinov krúžok“, pri ktorých je svetlo zo vzdialeného kvasaru zdeformované a zväčšené gravitáciou bližšej galaxie. Dva objekty sú tak úzko zarovnané, že obraz kvasaru tvorí kruh okolo galaxie z nášho výhodného bodu tu na Zemi. Vďaka starostlivým meraniam bol tím schopný určiť, že kvasar je vzdialený 6,3 miliardy svetelných rokov a galaxia je vzdialená len 3,5 miliardy svetelných rokov, čo z neho robí najbližšiu gravitačnú šošovku, aká bola kedy objavená.
Medzinárodný tím astronómov [1] objavil pomocou 3,6-m ďalekohľadu ESO v La Silla (Čile) komplexný kozmický zázrak v kráteru južnej konštelácie (Pohár). Tento „gravitačný šošovkový systém“ pozostáva (najmenej) zo štyroch obrazov toho istého kvazaru, ako aj z prstencového obrazu galaxie, v ktorej je kvazar umiestnený - známy ako „Einsteinov kruh“. Dobre viditeľná je aj galaxia s viac objektívmi, ktorá spôsobuje túto fascinujúcu optickú ilúziu.
Tím získal spektrá týchto objektov s novou kamerou EMMI namontovanou na 3,5-metrovom technologickom telese (NTT) ESO (NTT), tiež v observatóriu La Silla. Zistia, že šošovkový objektív so šošovkami [2] sa nachádza vo vzdialenosti 6 300 miliónov svetelných rokov (jeho „červený posun“ je z = 0,66 [3]), zatiaľ čo eliptická galaxia so šošovkami je zhruba na polceste medzi kvazarom a nami, vo vzdialenosti 3 500 miliónov svetelných rokov (z = 0,3).
Systém bol označený ako RXS J1131-1231 - je to najbližší doteraz nájdený gravitačný šošovkový kvasar.
Kozmické zázraky
Fyzikálny princíp „gravitačnej šošovky“ (známy aj ako „kozmická mirage“) je známy už od roku 1916 v dôsledku teórie všeobecnej relativity Alberta Einsteina. Gravitačné pole masívneho objektu zakrivuje lokálnu geometriu vesmíru, takže svetelné lúče prechádzajúce blízko objektu sú ohnuté (ako „priamka“ na povrchu Zeme je nevyhnutne zakrivená kvôli zakriveniu zemského povrchu) ,
Tento efekt prvýkrát pozorovali astronómovia v roku 1919 počas úplného zatmenia Slnka. Presné polohové merania hviezd pozorovaných na tmavej oblohe blízko zatmeného Slnka naznačovali zjavný posun v smere opačnom k Slnku, približne rovnako ako predpovedal Einsteinova teória. Tento efekt je spôsobený gravitačnou príťažlivosťou hviezdnych fotónov, keď na ceste k nám prechádzajú blízko Slnka. Toto bolo priame potvrdenie úplne nového fenoménu a predstavovalo míľnik vo fyzike.
V 30. rokoch si astronóm Fritz Zwicky (1898 - 1974), švajčiarskej národnosti a pracujúci na observatóriu Mount Wilson v Kalifornii, uvedomil, že ten istý efekt sa môže vyskytnúť aj ďaleko v priestore, kde môžu byť galaxie a veľké zhluky galaxií dostatočne kompaktné a masívne. ohýbať svetlo od vzdialenejších predmetov. Avšak až o päť desaťročí neskôr, v roku 1979, boli jeho myšlienky pozorne potvrdené, keď bol objavený prvý príklad kozmického preludu (ako dva obrazy toho istého vzdialeného kvasaru).
Kozmické zázraky sa vo všeobecnosti považujú za viacnásobné zobrazenie jedného kvasaru [2], ktorý je šošovkovitý galaxiou umiestnenou medzi nami a kvasarom. Počet a tvar obrazov kvasaru závisí od relatívnych pozícií kvasaru, šošovkovej galaxie a nás. Okrem toho, ak by zarovnanie bolo dokonalé, videli by sme okolo objektívu objektívu aj kruhový obrazec. Takéto „Einsteinove prstene“ sú však veľmi zriedkavé a pozorovali sa iba vo veľmi malom počte prípadov.
Ďalším osobitným záujmom gravitačného šošovkového efektu je to, že to môže mať nielen za následok dvojité alebo viacnásobné zobrazenie toho istého objektu, ale tiež to, že jas týchto obrazov sa významne zvyšuje, rovnako ako to býva pri bežných optických šošovkách. Vzdialené galaxie a zhluky galaxií sa tak môžu správať ako „prírodné teleskopy“, ktoré nám umožňujú pozorovať vzdialenejšie objekty, ktoré by inak boli príliš slabé na to, aby sa dali zistiť pomocou v súčasnosti dostupných astronomických teleskopov.
Techniky zaostrenia obrazu lepšie vyriešia kozmické prelety
Nová gravitačná šošovka, označená RXS J1131-1231, bola objavená v máji 2002 Dominique Sluse, potom doktorandka na ESO v Čile, pri prehliadke kvasarových snímok zhotovených 3,6 m ďalekohľadom na observatóriu La Silla. Objav tohto systému ťažil z dobrých pozorovacích podmienok prevládajúcich v čase pozorovaní. Na základe jednoduchej vizuálnej kontroly týchto obrazov Sluse predbežne dospel k záveru, že systém mal štyri hviezdicové (šošovkové kvasarové obrazy) a jednu difúznu (šošovková galaxia).
Kvôli veľmi malému oddeleniu medzi komponentmi, rádovo jednej sekundy alebo menej a nevyhnutelnému efektu „rozmazania“ spôsobenému turbulenciami v pozemskej atmosfére („videnie“), astronómovia použili sofistikovaný softvér na zaostrenie obrazu na výrobu vyšších - obrázky vývoja, na ktorých je možné vykonať presné meranie jasu a polohy (pozri tiež ESO PR 09/97). Táto takzvaná „dekonvolučná“ technika umožňuje vizualizovať tento komplexný systém omnoho lepšie a predovšetkým potvrdiť a urobiť viditeľnejší pridružený Einsteinov kruh, porovnaj PR Foto 20a / 03.
Identifikácia zdroja a šošovky
Tím astronómov [1] potom použil ESO 3,5-metrový nový technologický ďalekohľad (NTT) v La Silla na získanie spektier jednotlivých obrazových komponentov tohto šošovkového systému. Je to nevyhnutné, pretože spektrá rovnako ako ľudské odtlačky prstov umožňujú jednoznačnú identifikáciu pozorovaných objektov.
Napriek tomu to nie je ľahká úloha, pretože rôzne obrazy kozmického žiarenia sú umiestnené na oblohe veľmi blízko seba a na získanie čistých a dobre oddelených spektier sú potrebné najlepšie možné podmienky. Avšak vynikajúca optická kvalita NTT kombinovaná s primerane dobrými viditeľnými podmienkami (asi 0,7 arcsekundy) umožnila astronómom detekovať „spektrálne odtlačky prstov“ zdroja a objektu, ktoré pôsobia ako šošovka, porovnaj ESO PR Fotografia 20b / 03.
Vyhodnotenie spektier ukázalo, že zdrojom pozadia je kvasar s červeným posunom z = 0,66 [3], čo zodpovedá vzdialenosti asi 6 300 miliónov svetelných rokov. Svetlo z tohto kvazaru je šošovkované masívnou eliptickou galaxiou s červeným posunom z = 0,3, t.j. vo vzdialenosti 3 500 miliónov svetelných rokov alebo približne na polceste medzi kvazarom a nami. Je to najbližší doteraz známy gravitačný šošovkový kvasar.
Vzhľadom na špecifickú geometriu šošovky a polohu galaxie na šošovkovanie je možné ukázať, že svetlo z rozšírenej galaxie, v ktorej je kvasar umiestnený, by malo byť tiež šošovkové a malo by byť viditeľné ako kruhový obrazec. Skutočnosť, že tomu tak je, je demonštrovaná pomocou PR Foto 20a / 03, ktorý jasne ukazuje prítomnosť takého „Einsteinovho prstenca“, ktorý obklopuje obraz galaxie, ktorá je bližšie k objektívu.
Mikrošošovky v makrošošovkách?
Konkrétna konfigurácia jednotlivých šošovkových obrazov pozorovaných v tomto systéme umožnila astronómom vytvoriť podrobný model systému. Z toho potom môžu urobiť predpovede o relatívnom jase rôznych šošovkových obrazov.
Trochu neočakávane zistili, že predpovedané jasy troch najjasnejších hviezdnych obrazov kvasaru nie sú v zhode s pozorovanými - jeden z nich sa javí byť o jeden stupeň (tj faktor 2,5) jasnejší, ako sa očakávalo , Táto predpoveď nespochybňuje všeobecnú relativitu, ale naznačuje, že v tomto systéme funguje ďalší efekt.
Tím predpokladal, že jeden z obrázkov podlieha „mikrolenzúre“. Tento efekt má rovnakú povahu ako kozmické mirage - vytvára sa viacnásobné zosilnené zobrazenie objektu - ale v tomto prípade je ďalšia výchylka svetelného lúča spôsobená jednou hviezdou (alebo niekoľkými hviezdami) v šošovkovej galaxii. Výsledkom je, že existujú ďalšie (nevyriešené) obrazy kvasaru v rámci jedného z makrošošovkových obrazov.
Výsledkom je „nadmerné zosilnenie“ tohto konkrétneho obrazu. Či je to skutočne tak bude čoskoro testované pomocou nových pozorovaní tohto gravitačného systému šošoviek pomocou ESO Very Large Telescope (VLT) v Paranale (Čile) a tiež pomocou observatória Very Large Array (VLA) v Novom Mexiku (USA). ).
výhľad
Doteraz bolo objavených 62 kvasarov s viacerými snímkami, vo väčšine prípadov zobrazujúcich 2 alebo 4 obrázky toho istého kvasaru. Prítomnosť podlhovastých obrazov kvasaru a najmä prstencových obrazov je často pozorovaná pri rádiových vlnových dĺžkach. V optickej doméne to však zostáva zriedkavý jav - optickými / infračervenými teleskopmi boli doteraz len štyri takéto systémy.
Teraz objavený komplexný a porovnateľne jasný systém RXS J1131-1231 je jedinečné astrofyzikálne laboratórium. Jeho zriedkavé vlastnosti (napr. Jas, prítomnosť obrazu v tvare prstenca, malý červený posun, röntgenové a rádiové žiarenie, viditeľné šošovky, ...) teraz astronómom umožnia študovať vlastnosti galaxie, ktorá je objektívom, vrátane jej hviezdneho obsahu, štruktúra a distribúcia hmoty vo veľmi podrobných detailoch a sonda morfológie zdroja. Tieto štúdie využijú nové pozorovania, ktoré sa v súčasnosti získavajú pomocou VLT v Paranale, rádiového interferometra VLA v Novom Mexiku a Hubbleovho vesmírneho teleskopu.
Viac informácií
Výskum opísaný v tejto tlačovej správe je uvedený v liste redaktorovi, ktorý sa čoskoro objaví v európskom odbornom časopise Astronomy & Astrofhysics („Štvornásobne zobrazený kvasar s optickým kandidátom na Einsteinov prsten: 1RXS J113155.4-123155“, autor: Dominique. Sluse a kol.).
Viac informácií o gravitačných šošovkách ao tejto výskumnej skupine možno nájsť aj na adrese URL: http://www.astro.ulg.ac.be/GRech/AEOS/.
Poznámky
[1]: Tím sa skladá z Dominique Sluse, Damiena Hutsemera a Thodori Nakosa (ESO a Institut d'Astrophysique et de Géphysique de l'Universit? De Li? Ge - IAGL), Jean-Fran? Ois Claeskens. , Frédéric Courbin, Christophe Jean a Jean Surdej (IAGL), Malvina Billeres (ESO) a Sergiy Khmil (Astronomické observatórium Univerzity Ševčentko).
[2]: Kvasary sú obzvlášť aktívne galaxie, ktorých strediská emitujú obrovské množstvo energie a energetických častíc. Predpokladá sa, že vo svojom strede majú obrovskú čiernu dieru a že energia sa vytvára, keď okolitá hmota spadne do tejto čiernej diery. Tento typ predmetu prvýkrát objavil v roku 1963 holandsko-americký astronóm Maarten Schmidt na observatóriu Palomar (Kalifornia, USA) a jeho názov sa vzťahuje na ich „hviezdny“ vzhľad na obrázkoch získaných v tom čase.
[3]: V astronómii „červený posun“ označuje zlomok, o ktorý sa čiary v spektre objektu posunú smerom k dlhším vlnovým dĺžkam. Pretože červený posun kozmologického objektu sa zvyšuje so vzdialenosťou, pozorovaný červený posun vzdialenej galaxie tiež poskytuje odhad jeho vzdialenosti.
Pôvodný zdroj: ESO News Release
