Kreditna slika: ESO
Astronomi iz Europskog opservatorija na jugu pronašli su vrlo rijetku gravitacijsku leću "Einsteinova prstena", gdje se svjetlost iz dalekog kvazara izvija i povećava gravitacijom bliže galaksije. Dva objekta su toliko usko usklađena da slika kvazara formira prsten oko galaksije s naše vidikovke ovdje na Zemlji. Pažljivim mjerenjima tim je uspio utvrditi da je kvazar udaljen 6,3 milijarde svjetlosnih godina, a galaksija je udaljena samo 3,5 milijardi svjetlosnih godina, što ga čini najbližom gravitacijskom lećom ikad otkrivenom.
Koristeći ESO-ov 3,6-metarski teleskop u La Silla (Čile), međunarodni tim astronoma [1] otkrio je složen kozmički miraz u južnom zviježđu Krater (The Cup). Ovaj "gravitacijski objektiv" sustav sastoji se od (najmanje) četiri slike istog kvazara, kao i prstenaste slike galaksije u kojoj se nalazi kvazar - poznate kao "Einsteinov prsten". Dobro je vidljiva i obližnja galaksija leća koja uzrokuje ovu intrigantnu optičku iluziju.
Tim je dobivao spektar ovih objekata s novom EMMI kamerom postavljenom na ESO 3.5 m novi tehnološki teleskop (NTT), također u opservatoriju La Silla. Otkrivaju da je lentirani kvazar [2] smješten na udaljenosti od 6.300 milijuna svjetlosnih godina (njegov "crveni pomak" je z = 0,66 [3]), dok je eliptična galaksija koja leća kruti na pola puta između kvazara i nas, na udaljenosti od 3.500 milijuna svjetlosnih godina (z = 0,3).
Sustav je označen kao RXS J1131-1231 - to je najbliži dosad otkriveni gravitacijski kvazar.
Kozmičke miraže
Fizički princip koji stoji iza "gravitacijskog sočiva" (također poznat kao "kozmički miraz") poznat je od 1916. kao posljedica Teorije opće relativnosti Alberta Einsteina. Gravitacijsko polje masivnog predmeta krivudava lokalnu geometriju svemira, tako da su svjetlosne zrake koje prolaze blizu objekta savijene (poput „ravna crta“ na površini Zemlje nužno je zakrivljena zbog zakrivljenosti Zemljine površine) ,
Taj su efekt astronomi prvi primijetili 1919. godine za vrijeme potpunog pomračenja Sunca. Točna pozicionirana mjerenja zvijezda viđenih na tamnom nebu u blizini pomračenog Sunca ukazivala su na prividni pomak u smjeru suprotnom od Sunca, otprilike onoliko koliko je predviđala Einsteinova teorija. Učinak nastaje zahvaljujući gravitacijskoj privlačnosti zvjezdanih fotona kad prolaze blizu Sunca na putu prema nama. To je bila izravna potvrda posve novog fenomena i predstavljala je prekretnicu u fizici.
1930-ih, astronom Fritz Zwicky (1898. - 1974.) švicarske nacionalnosti i radnik u opservatoriju Mount Wilson u Kaliforniji, shvatio je da se isti efekt može dogoditi i daleko u svemiru gdje galaksije i veliki klasteri galaksija mogu biti dovoljno kompaktni i masivni da savija svjetlost iz još udaljenijih predmeta. Međutim, tek pet desetljeća kasnije, 1979., njegove su ideje promatrano potvrđene kada je otkriven prvi primjer kozmičkog miraza (kao dvije slike istog dalekog kvazara).
Kozmičke mirage obično se vide kao višestruke slike jednog kvazara [2], leće galaksije koja se nalazi između kvazara i nas. Broj i oblik slika kvazara ovise o relativnim položajima kvazara, galaksije leće i nas. Štoviše, kada bi poravnavanje bilo savršeno, vidjeli bismo i prstenu sliku oko objekta koji leći. Međutim, takvi su Einsteinovi prstenovi vrlo rijetki i zabilježeni su u vrlo malom broju slučajeva.
Još jedan poseban interes efekta gravitacijskog leća je da on može rezultirati ne samo dvostrukim ili višestrukim slikama istog objekta, već i da se svjetlina ovih slika značajno povećava, baš kao što se događa s običnom optičkom lećom. Udaljene galaksije i galaksije mogu na taj način djelovati kao "prirodni teleskopi" koji nam omogućuju promatranje udaljenijih objekata koji bi inače bili suviše blijedi da bi se otkrili s trenutno dostupnim astronomskim teleskopima.
Tehnike oštrenja slika rješavaju svemirski miraz bolje
Novo gravitacijsko sočivo, označeno kao RXS J1131-1231, u svibnju 2002. je Dominique Sluse, tadašnji doktorski studij ESO-a u Čileu, otkrio u kvadratu dok je pregledao kvazarne slike snimljene teleskopom ESO 3.6 m u opservatoriju La Silla. Otkriće ovog sustava profitiralo je od dobrih uvjeta promatranja koji su vladali u vrijeme opažanja. Jednostavnim vizualnim pregledom ovih slika Sluse je privremeno zaključio da sustav ima četiri zvijezde (posuđene kvazarske slike) i jednu difuznu (lećastu galaksiju) komponentu.
Zbog vrlo malog razdvajanja komponenti, reda jednog luka ili manje, i neizbježnog efekta „zamagljivanja“ uzrokovanog turbulencijom u zemaljskoj atmosferi („viđenje“), astronomi su upotrijebili sofisticirani softver za oštrenje slika kako bi proizveli veći slike razlučivosti na kojima se tada mogu provesti precizna svjetlina i pozicioniranje (vidi također ESO PR 09/97). Ova takozvana "dekonvolucija" tehnika omogućava vizualizaciju ovog složenog sustava puno bolje, a naročito potvrđivanje i izražavanje pripadajućeg Einsteinova prstena, usp. PR fotografija 20a / 03.
Identifikacija izvora i leće
Tim astronoma [1] potom je upotrijebio ESO 3,5-metarski novi tehnološki teleskop (NTT) u La Silla za dobivanje spektra pojedinih komponenata slike ovog sustava leća. To je neophodno jer, poput ljudskih otisaka prstiju, spektri omogućavaju nedvosmislenu identifikaciju promatranih objekata.
Ipak, to nije lak zadatak, jer se različite slike kozmičkog mirage nalaze vrlo blizu jedna drugoj na nebu i potrebni su najbolji mogući uvjeti za dobivanje čistih i dobro razdvojenih spektra. Međutim, izvrsna optička kvaliteta NTT-a u kombinaciji s relativno dobrim vidnim uvjetima (oko 0,7 lučne sekunde) omogućili su astronomima da otkriju "spektralne otiske prstiju" i izvora i objekta koji djeluju kao leća, usp. ESO PR Photo 20b / 03.
Procjena spektra pokazala je da je pozadinski izvor kvazar sa crvenim pomakom z = 0,66 [3], što odgovara udaljenosti od oko 6,300 milijuna svjetlosnih godina. Svjetlost iz ovog kvazara usvojena je ogromnom eliptičnom galaksijom s crvenim pomakom z = 0,3, tj. Na udaljenosti od 3.500 milijuna svjetlosnih godina ili na polovici puta između kvazara i nas. To je najbliži gravitacijski posuđeni kvazar do danas poznat.
Zbog specifične geometrije leće i položaja galaksije za leće moguće je pokazati da bi svjetlost iz proširene galaksije u kojoj se nalazi kvazar također trebala posuđivati i postati vidljiva u obliku prstenaste slike. Da je to zaista slučaj, pokazuje PR fotografija 20a / 03 koja jasno pokazuje prisutnost takvog "Einsteinova prstena" koji okružuje sliku obližnje leće galaksije.
Mikro leće u okviru makro objektiva?
Konkretna konfiguracija pojedinačnih posuđenih slika promatrana u ovom sustavu omogućila je astronomima izradu detaljnog modela sustava. Na osnovu toga mogu predvidjeti relativnu svjetlinu različitih zakupljenih slika.
Nešto neočekivano otkrili su da predviđene svjetline tri najsjajnije zvijezde slike kvazara nisu u skladu s promatranim - jedna od njih ispada da je veličine veće (to jest, faktor 2,5) svjetlije od očekivane , Ovo predviđanje ne dovodi u pitanje opću relativnost, ali sugerira da je u ovom sustavu još jedan učinak.
Hipoteza koju je tim iznio je da je jedna od slika podložna „mikrolengiranju“. Taj je učinak iste prirode kao i kozmički mirage - formiraju se višestruko pojačane slike objekta - ali u ovom slučaju, dodatnu odbojnost svjetlosnih zraka uzrokuje jedna zvijezda (ili nekoliko zvijezda) unutar galaksije leće. Rezultat je to da postoje dodatne (neriješene) slike kvazara unutar jedne od makro posuđenih slika.
Ishod je "pretjerano pojačanje" ove slike. Da li je to zaista tako, uskoro ćemo provjeriti pomoću novih promatranja ovog gravitacijskog sustava leća s ESO vrlo velikim teleskopom (VLT) u Paranalu (Čile), kao i radio opservatorijom Very Large Array (VLA) u New Mexico-u (SAD) ).
pogled
Do sada su otkrivena 62 višestruka slikovna kvazara, u većini slučajeva prikazuju 2 ili 4 slike istog kvazara. Prisutnost izduženih slika kvazara, posebno slika u obliku prstena, često se opaža na radio valnim duljinama. Međutim, to je i dalje rijedak fenomen u optičkoj domeni - do sada su samo četiri takva sustava snimljena optičkim / infracrvenim teleskopima.
Sada otkriven složen i relativno svijetao sustav RXS J1131-1231 jedinstvena je astrofizička laboratorija. Njegove rijetke karakteristike (npr. Svjetlina, prisutnost slike u obliku prstena, mali crveni pomak, rendgenska i radio emisija, vidljivo sočivo ...) sada će astronomima omogućiti istraživanje svojstava galaksije koja leći, uključujući njezin zvjezdani sadržaj, struktura i masa raspodjele s velikim detaljima i ispitivanje morfologije izvora. Ove će studije koristiti nova promatranja koja se trenutno dobivaju s VLT-om u Paranalu, s VLA radio interferometrom u Novom Meksiku i s Hubble svemirskim teleskopom.
Više informacija
Istraživanje opisano u ovom priopćenju predstavljeno je u Pismu uredniku, koje će se uskoro pojaviti u europskom stručnom časopisu Astronomy & Astrophysics ("Četverokutni slikovni kvazar sa optičkim kandidatom za Einsteinov prsten: 1RXS J113155.4-123155", autor Dominique Sluse i dr.).
Više informacija o gravitacijskom lećanju i o ovoj istraživačkoj grupi također se može naći na URL: http://www.astro.ulg.ac.be/GRech/AEOS/.
Bilješke
[1]: Tim čine Dominique Sluse, Damien Hutsemker, i Thodori Nakos (ESO i Institut d'Astrophysique et de G? Ophysique de l'Universit? De Li? Ge - IAGL), Jean-Fran? Ois Claeskens , Fra Dadicori Courbin, Christophe Jean i Jean Surdej (IAGL), Malvina Billeres (ESO) i Sergiy Khmil (Astronomska opservatorija sa Sveučilišta Shevchentko).
[2]: Kvazari su posebno aktivne galaksije, čija središta emitiraju ogromne količine energije i energetskih čestica. Vjeruje se da u njihovom središtu imaju masivnu crnu rupu i da se energija proizvodi kada okolna tvar padne u ovu crnu rupu. Tu vrstu objekta prvi je put otkrio nizozemski američki astronom Maarten Schmidt u opservatoriju Palomar (Kalifornija, SAD), a naziv se odnosi na njihov izgled na zvijezdama na tadašnjim slikama.
[3]: U astronomiji, "crveni pomak" označava udio kojim se linije u spektru objekta pomiču prema većim valnim duljinama. Budući da se crveni pomak kozmološkog objekta povećava s daljinom, promatrani crveni pomak udaljene galaksije također daje procjenu njegove udaljenosti.
Izvorni izvor: ESO News Release
