Kreditna slika: Hubble
Spiralna galaksija PGC 69457 nalazi se blizu granice sazviježđa pada Pegasus i Vodenjak, nekih 3 stupnja južno od treće magnitude Theta Pegasi - ali nemojte iskopati taj 60 mm refraktor da biste je tražili. Galaksija je zapravo udaljena nekih 400 milijuna svjetlosnih godina i ima prividnu svjetlinu magnitude 14,5. Dakle, sljedeća jesen možda je dobro vrijeme da se povežete s onim vašim prijateljem „astro-orahom“ koji uvijek kreće u zalazak sunca kako bi se dobro udaljio od gradskih svjetala sa sportskim većim, mnogo većim, amaterskim instrumentom…
Ali na nebu ima puno galaksija 14. veličine - što PGC 69457 čini tako posebnim?
Za početak, većina galaksija ne blokira pogled još udaljenijeg kvazara (QSO2237 + 0305). A ako postoje i drugi, malo je onih koji imaju pravednu raspodjelu tijela visoke gustoće potrebne da se svjetlost "savija" na način da se vidljiv inače nevidljivi objekt. Uz PGC 69457 dobivate ne jedan - nego četiri - odvojeni prikaz istog kvadrara 17. stupnja veličine zbog problema s postavljanjem jedne dobrozvučne cijevi od 20 inča. Da li je vrijedno toga? (Možete li reći "udvostručiti svoje zadovoljstvo promatranja"?)
Ali fenomen koji stoji iza takvog pogleda još je zanimljiviji profesionalnim astronomima. Što možemo naučiti od tako jedinstvenog učinka?
Teorija je već dobro uspostavljena - Albert Einstein je to predvidio u svojoj „Općoj teoriji relativnosti“ iz 1915. godine. Osnovna ideja Einsteina bila je da promatrač koji je bio pod ubrzanom i jednom stacionarnom u gravitacijskom polju nije mogao razabrati razliku između njih dvojice o njihovoj „težini ”. Istražujući ovu ideju do kraja, postalo je jasno da se ne samo materija, već i svjetlost (iako je bez masi) podvrgava istoj zbrci. Zbog toga se svjetlost koja se približava gravitacijskom polju pod kutom „ubrzava“ prema izvoru gravitacije - ali zato što je brzina svjetlosti konstantna, takvo ubrzanje utječe samo na put i valnu dužinu svjetlosti - ne na stvarnu brzinu.
Sama gravitacijska leća prvi je put otkrivena za vrijeme pomračenja Sunca 1919. To se vidjelo kao lagani pomak položaja zvijezda u blizini Sunčeve korone kako je zabilježeno na fotografskim pločama. Zbog ovog promatranja sada znamo da vam nije potrebna leća da biste savili svjetlost - ili čak vodu da biste lomili sliku onih Koi koji plivaju u ribnjaku. Svjetlost poput materije vodi stazu najmanjeg otpora, a to znači slijediti gravitacijsku krivulju prostora kao i optičku krivulju objektiva. Svjetlo iz Alexa2237 + 0305 radi samo ono što dolazi prirodno surfanjem po konturama „svemirskog i vremenskog“ lučenja oko gustih zvijezda koje leže duž linije vida iz udaljenog izvora preko susjedne galaksije. Doista zanimljiva stvar o Einsteinovom križu svodi se na ono što nam govori o svim uključenim masama - onima u galaksiji koja lomi svjetlost i Velikoj u srcu kvazara koji ga izvori.
Korejski astrofizičar Dong-Wook Lee (i ostali) sa Sveučilišta Sejong u suradnji s belgijskim astrofizičarem J. Surdezom (i suradnicima) sa Sveučilišta u Liegeu pronašao je dokaze o svom rekonstrukciji svjetlosnih krivulja Einstein križa. akrecijski disk koji okružuje crnu rupu u Quasar-u2222 + 0305. Kako je takvo što moguće na udaljenostima?
Leće općenito "skupljaju i fokusiraju svjetlo" i one "gravitacijske leće" (Lee at al imaju najmanje pet tijela male, ali jako kondenziranih tijela) unutar PGC 69457, čine isto. Na taj se način svjetlost iz kvazara, koja bi obično bila daleko od naših instrumenata, "omota" oko galaksije kako bi došla do nas. Zbog toga "vidimo" 100 000 puta više detalja nego što je to inače moguće. No, tu je ulov: Unatoč dobivanju 100.000 puta veće razlučivosti, još uvijek vidimo samo svjetlo, a ne detalje. A zato što u galaksiji postoji nekoliko masa koje prebijaju svjetlost, vidimo više od jednog pogleda kvazara.
Da biste dobili korisne informacije iz kvazara, morate sakupljati svjetlost u dužim vremenskim razdobljima (mjesecima do godinama) i koristiti posebne analitičke algoritme da biste dobili podatke zajedno. Metoda koju Lee i suradnici koriste se zove LOHCAM (LOcal Hae CAustic Modeling). (HAE je kratica za visoke pojačane događaje). Koristeći LOHCAM i podatke dostupne iz OGLE-a (eksperiment optičkog gravitacijskog lečenja) i GLIPT-a (međunarodni vremenski projekt gravitacijskog sočiva), tim je utvrdio ne samo da LOHCAM djeluje kako se nada, već da2222 + 0305 može uključivati disk koji može se otkriti (iz kojeg crpi materiju) da pokrene svoj lagani motor). Tim je također utvrdio približnu masu crne rupe kvazara, veličinu ultraljubičastog područja koja zrači iz nje i procijenio je poprečno kretanje crne rupe dok se kreće u odnosu na spiralnu galaksiju.
Smatra se da središnja crna rupa u Quasar-u2222 + 0305 ima masu od 1,5 milijardi Sunca - vrijednost koja je suparnička onima najveće crne rupe ikad otkrivene. Takav masovni broj predstavlja 1 posto ukupnog broja zvijezda u našoj vlastitoj galaksiji Mliječni put. U međuvremenu i za usporedbu, crna rupa QSO2237 + 0305 otprilike je 50 puta masivnija od one u centru naše galaksije.
Na temelju "dvostrukih vrhova" blistavosti od kvazara, Lee i suradnici upotrijebili su LOHCAM za utvrđivanje veličine akumulacijskog diska Rank2237 + 0305, njegovu orijentaciju i otkrili središnje zatamnjeno područje oko same crne rupe. Sam disk je promjera otprilike 1/3 svjetlosne godine i okrenut je licem prema nama.
Impresioniran? Pa, dodajmo i da je tim odredio minimalni broj mikrolense i srodne mase pronađene u galaktiji leće. Ovisno o pretpostavljenoj poprečnoj brzini (kod LOHCAM modeliranja), najmanji raspon od onog plinskog giganta - poput planete Jupiter - preko našeg vlastitog Sunca.
Pa kako funkcionira ta „rupa“?
Projekti OGLE i GLIPT pratili su promjene u intenzitetu vizualne svjetlosti koja struji do nas iz svakog od četiri prikaza kvadrata 17. stupnja. Kako je većina kvazara nerešiva, zbog velikih udaljenosti u svemiru, teleskopom. Fluktuacije svjetline vide se samo kao jedna točka podataka koja se temelji na svjetlini čitavog kvazara. Međutim, QSO2237 + 0305 prikazuje četiri slike kvazara i svaka slika naglašava blistavost koja proizlazi iz različite perspektive kvazara. Teleskopskim nadzorom sve četiri slike istovremeno, mogu se otkriti i zabilježiti male razlike u intenzitetu slike u pogledu veličine, datuma i vremena. Tijekom nekoliko mjeseci do godina, može se dogoditi znatan broj takvih "pojačanih pojava". Uzorci koji nastaju nakon što se pojave (od jednog pogleda 17. veličine do drugog) mogu se zatim analizirati kako bi se prikazalo gibanje i intenzitet. Iz ovoga je moguće vidjeti supervizualnu sliku normalno nevidljive strukture u kvazaru.
Možete li vi i vaš prijatelj s 20-inčnim dob-newtonijanom to učiniti?
Svakako - ali ne bez neke skupe opreme i dobrog rukovanja s nekim složenim algoritmima za matematičko oslikavanje. Lijepo mjesto za početak, međutim, jednostavno može biti ugađanje galaksije i neko vrijeme obješen križem ...
Napisao Jeff Barbour
