Kreditna slika: SDSS
Gravitacijsko leće događa se kada svjetlost iz udaljenog predmeta, kao što je kvazar, izobliči gravitacija bližeg objekta. Astronomi su otkrili upravo takva leća, gdje su izobličenja tako velika, da ih moraju uzrokovati značajne količine tamne materije - samo vidljivi materijal ne bi mogao biti odgovoran. Tamna materija predviđa se njezinim gravitacijskim utjecajem na galaksije i zvijezde u Svemiru, ali do sada astronomi nisu baš sigurni o čemu se radi; da li je to samo obična materija koja je previše hladna da bi se mogla vidjeti sa Zemlje, ili nekakva egzotična čestica.
Znanstvenici ankete Sloan Digital Sky Survey otkrili su gravitacijski posuđeni kvazar s najvećim zabilježenim razdvajanjem ikad, i suprotno očekivanjima, otkrili su da četiri najdalje udaljena, najsjajnija poznata kvazara nisu gravitacijski posuđena.
Teorija opće relativnosti Alberta Einsteina predviđa da gravitacijsko povlačenje masivnog tijela može djelovati kao leća, savijajući i izobličujući svjetlost udaljenog predmeta. Masivna građevina negdje između dalekog kvazara i Zemlje može „objektiviti“ svjetlost kvazara, čineći sliku znatno svjetlijom i stvarajući nekoliko slika jednog predmeta.
U radu objavljenom u izdanju časopisa NATURE od 18./25. Prosinca, tim Sloan Digital Sky Survey (SDSS) predvođen studentima diplomskih studija Sveučilišta u Tokiju Naohisa Inade i Masamune Oguri izvijestili su da su četiri kvazara u neposrednoj blizini svjetlo iz jednog se kvazara razdvojilo u četiri slike gravitacijskim lećanjem.
Otkriveno je više od 80 gravitaciono posuđenih kvazara otkad je prvi primjer pronađen 1979. Desetak katalogiziranih posuđenih kvazara su otkrića SDSS-a, od kojih je polovica rezultat rada Inade i njegovog tima.
Ali ono što ovo posljednje otkriće čini tako dramatičnim jest da je razdvajanje između četiri slike dvostruko veće od onoga od ranije poznatog gravitacijsko posuđenog kvazara. Do otkrića ovog dvostrukog kvazara sočiva, najveće odvajanje poznato u gravitacijski posuđenom kvazaru bilo je 7 arcsekundi. Kvazar koji je pronašao SDSS tim nalazi se u zviježđu Leona Minora; sastoji se od četiri slike odvojene 14,62 luka.
Da bi se stvorilo tako veliko razdvajanje, koncentracija materije koja potiče leće mora biti posebno visoka. U prvom planu ove gravitacijske leće nalazi se skup galaksija; tamna tvar povezana s grozdom mora biti odgovorna za neviđeno veliko razdvajanje.
"Dodatna zapažanja dobivena na teleskopu Subaru 8,2 metra i teleskopu Keck potvrdila su da je ovaj sustav doista gravitacijski objektiv", objašnjava Inada. "Pretpostavlja se da su kvazari toliko podijeljeni gravitacijskim lećanjem vrlo rijetki, pa ih se može otkriti samo u vrlo velikim istraživanjima poput SDSS-a."
Oguri je dodao: "Otkrivanje jedne tako široke gravitacijske leće od preko 30 000 SDSS-a ispitivanih do danas potpuno je u skladu s teorijskim očekivanjima modela u kojima u svemiru dominira hladna tamna tvar. To nudi dodatne čvrste dokaze za takve modele. " (Hladna tamna tvar, za razliku od vruće tamne materije, stvara uske nakupine, vrstu koja uzrokuje ovu vrstu gravitacione leće.)
"Gravitacijsko leće koje smo otkrili pružit će idealnu laboratoriju za istraživanje odnosa između vidljivih objekata i nevidljive tamne materije u svemiru", objasnio je Oguri.
U drugom radu koji će biti objavljen u Astronomskom časopisu u ožujku 2004. godine, tim na čelu sa Gordonom Richardsom sa Sveučilišta Princeton, upotrijebio je visoku rezoluciju svemirskog teleskopa Hubble za ispitivanje četiri najdalje udaljenija poznata kvazana koji je SDSS otkrio zbog znakova gravitacijskog lečenja ,
Gledajući velike udaljenosti u astronomiji gleda se unatrag u vrijeme. Ti su se kvazari vidjeli u vrijeme kada je svemir bio niži od 10 posto svog sadašnjeg doba. Ovi su kvazari strašno blistavi, a smatra se da ih pokreću ogromne crne rupe mase nekoliko milijardi puta veće od Sunca. Istraživači su rekli da je prava misterija kako su se tako rane crne rupe mogle stvoriti tako rano u svemiru. Ipak, ako su ovi objekti gravitacijski posuđeni, istraživači SDSS-a zaključili bi znatno manje svjetline i, prema tome, mase crnih rupa, olakšavajući objašnjenje njihove tvorbe.
"Što je kvazar udaljeniji, to je vjerojatnije da će galaksija biti između njega i gledatelja. Zbog toga smo očekivali da će najdalje udaljeni kvazari biti posuđeni ", objasnio je istraživač SDSS Xiaohui Fan sa Sveučilišta u Arizoni. Međutim, suprotno očekivanjima, nijedna od ove četiri ne pokazuje znakove višestrukih slika koji su obilježje leća.
"Samo je mali dio kvazara gravitacijski posuđen. Međutim, kvazari ove svijetle boje vrlo su rijetki u dalekom svemiru. Budući da leće uzrokuju da se kvazi pojavljuju svjetliji i stoga ih je lakše detektirati, očekivali smo da će naši daleki kvazari oni najvjerojatnije biti posuđeni ", predložio je član tima Zoltan Haiman sa sveučilišta Columbia.
"Činjenica da ovi kvazari nisu iznajmljeni govori o tome da astronomi moraju shvatiti ozbiljno ideju da se kvazar nekoliko milijardi milijardi mase Sunca formirao manje od milijardu godina nakon Velikog praska", rekao je Richards. "Sada tražimo više primjera kvadrata crvenih pomaka u SDSS-u kako bismo teoretičarima dali još više supermasivne crne rupe za objašnjenje."
Izvorni izvor: SDSS News Release
