Einsteinova prstencová gravitačná šošovka: SDSS J163028.15 + 452036.2. Obrazový kredit: Hubble. klikni na zväčšenie
Keď Albert Einstein pred takmer sto rokmi rozvinul svoju teóriu všeobecnej relativity, navrhol, aby gravitačné pole z masívnych predmetov mohlo dramaticky deformovať priestor a odraziť svetlo.
Optická ilúzia vytvorená týmto efektom sa nazýva gravitačné šošovky. Je to ekvivalent prírody s veľkým zväčšovacím objektívom v priestore, ktorý skresľuje a zosilňuje svetlo vzdialenejších objektov. Einstein opísal gravitačné šošovky v dokumente uverejnenom v roku 1936. Podľa jeho názoru je však tento efekt nepozorovateľný, pretože optické skreslenie spôsobené deformáciou vesmíru hviezd v popredí by bolo príliš malé na to, aby sa dalo merať najväčšími ďalekohľadmi svojej doby.
Teraz, takmer o storočie neskôr, astronómovia kombinovali dva silné astronomické prvky, Sloan Digital Sky Survey (SDSS) a Hubbleov vesmírny teleskop agentúry NASA, aby identifikovali 19 nových „gravitačných šošoviek“ galaxií, čím významne prispeli k približne 100 gravitačným šošovkám, ktoré boli predtým známe. Spomedzi týchto 19 našli 8 nových takzvaných „Einsteinových prsteňov“, ktoré sú možno najelegantnejším prejavom šošoviek. Vo viditeľnom svetle boli predtým vidieť iba tri takéto krúžky.
V gravitačnej šošovke môže byť svetlo zo vzdialených galaxií odklonené na svojej ceste k Zemi pomocou gravitačného poľa akéhokoľvek masívneho objektu, ktorý leží v ceste. Z tohto dôvodu vidíme galaxiu zdeformovanú do oblúka alebo do viacerých samostatných obrazov. Keď sú obe galaxie presne zoradené, svetlo vytvára okolo galaxie v popredí vzor býčieho oka, nazývaný Einsteinov kruh.
Novoobjavené šošovky pochádzajú z prebiehajúceho projektu nazvaného Sloan Lens ACS Survey (SLACS). Tím astronómov vedený Adamom Boltonom z Harvardsko-Smithsonovského centra pre astrofyziku v Cambridge, Massachusetts a Leon Koopmans z Kapteynského astronomického ústavu v Holandsku, vybral kandidátske šošovky z niekoľkých stotisíc optických spektier eliptických galaxií v Holandsku. Sloan Digital Sky Survey. Potom použili ostré oči Hubbleovho pokročilého fotoaparátu pre prieskumy na potvrdenie.
„Masívna škála SDSS spolu so zobrazovacou kvalitou Hubbleovho ďalekohľadu otvorili túto bezprecedentnú príležitosť na objavenie nových gravitačných šošoviek,“ vysvetlil Bolton. "Podarilo sa nám identifikovať jednu z každých 1 000 galaxií, ktorá ukazuje tieto príznaky gravitačnej šošovky inej galaxie."
Tím SLACS skenoval spektrá približne 200 000 galaxií vo vzdialenosti 2 až 4 miliárd svetelných rokov. Tím hľadal jasný dôkaz o emisiách z galaxií dvakrát tak ďaleko od Zeme a priamo za bližšími galaxiami. Potom použili Hubble's Advanced Camera for Surveys na zachytenie obrázkov 28 z týchto kandidátskych objektívových galaxií. Prostredníctvom štúdia oblúkov a krúžkov vytvorených 19 z týchto kandidátov môžu astronómovia presne zmerať hmotnosť popredných galaxií.
Gravitačné šošovky poskytujú astronómom okrem toho, že vyrábajú nepárne tvary, najpriamejšiu sondu distribúcie temnej hmoty v eliptických galaxiách. Temná hmota je neviditeľná a exotická forma hmoty, ktorá ešte nebola priamo pozorovaná. Astronómovia odvodzujú svoju existenciu meraním gravitačného vplyvu. Temná hmota je všadeprítomná v galaxiách a tvorí väčšinu celkovej hmotnosti vesmíru. Pri hľadaní temnej hmoty v galaxiách dúfajú astronómovia vhľad do formácie galaxie, ktorá musela začať okolo hrbolatých koncentrácií temnej hmoty v ranom vesmíre.
„Naše výsledky naznačujú, že v priemere majú tieto„ eliptické šošovkové galaxie “rovnakú štruktúru so špecifickou hmotnosťou ako pri špirálovitých galaxiách,“ pokračoval Bolton. „To zodpovedá zvýšeniu podielu tmavej hmoty v porovnaní s hviezdami, keď sa človek vzdiali od stredu šošovkovej galaxie a do jej slabšieho okraja. A pretože tieto gelové geológie šošoviek sú relatívne jasné, môžeme tento výsledok spevniť ďalšími pozemnými spektroskopickými pozorovaniami hviezdnych pohybov v šošovkách. “
„Schopnosť študovať tieto a ďalšie gravitačné šošovky už v priebehu niekoľkých miliárd rokov nám umožňuje priamo vidieť, či sa distribúcia tmavých [neviditeľných] a viditeľných hmotných zmien mení s kozmickým časom,“ dodal Dr. Koopmans. „Na základe týchto informácií môžeme otestovať všeobecne uznávaný názor, že galaxie sa tvoria z kolízie a zlúčenia menších galaxií.“
Sloan Digital Sky Survey, z ktorého bola vybraná vzorka kandidátskej šošovky SLACS, sa začal v roku 1998 pomocou pozemného teleskopu postaveného na mieru, ktorý meral farby a jas viac ako 100 miliónov objektov na štvrtine oblohy a mapy. vzdialenosti k miliónom galaxií a kvazarov. "Tento typ prieskumu gravitačných šošoviek nebol pôvodným cieľom SDSS, ale bol umožnený vynikajúcou kvalitou údajov SDSS," uviedol Scott Burles z Massachusetts Institute of Technology v Cambridge, Massachusetts, člen tímu SLACS. a jeden z tvorcov SDSS.
„Ďalším bonusom veľkej veľkosti databázy SDSS je to, že môžeme navrhnúť naše vyhľadávacie kritériá tak, aby sme našli šošovky, ktoré sú najvhodnejšie pre konkrétne vedecké ciele,“ uviedol člen tímu SLACS Tommaso Treu z Kalifornskej univerzity v Santa Barbare. , „Zatiaľ čo doteraz sme ako naše ciele vybrali najväčšie galaxie, v ďalších fázach prieskumu zameriavame na menšie galaxie objektívov. Existujú náznaky, že štruktúra galaxií sa mení s veľkosťou galaxie. Identifikáciou týchto zriedkavých objektov „na požiadanie“ budeme čoskoro schopní prvýkrát otestovať, či je to pravda. “
Pridaný člen tímu SLACS Leonidas Moustakas z laboratória NASA Jet Propulsion Laboratory a Kalifornského technologického inštitútu v Pasadene, Kalifornia: „Tieto Einsteinove prstene tiež poskytujú bezkonkurenčný zväčšený pohľad na šošovkové galaxie, čo nám umožňuje študovať hviezdy a históriu formovania tieto vzdialené galaxie. “
Prieskum SLACS pokračuje a tím doteraz použil Hubble na štúdium takmer 50 z ich kandidátskych šošovkových galaxií. Očakáva sa, že konečný súčet bude viac ako 100 a medzi nimi bude veľa ďalších nových šošoviek. Počiatočné zistenia prieskumu sa objavia vo vydaní Astrofyzikálneho časopisu z februára 2006 a v dvoch ďalších dokumentoch, ktoré boli tomuto časopisu predložené.
Pôvodný zdroj: Hubblesite News Release
