Einsteinova prstenasta gravitaciona leća: SDSS J163028.15 + 452036.2. Kreditna slika: Hubble. Klikni za veću sliku
Kako je Albert Einstein razvio svoju teoriju opće relativnosti prije gotovo jednog stoljeća, predložio je da gravitacijsko polje iz masivnih objekata može dramatično iskriviti prostor i odbiti svjetlost.
Optička iluzija stvorena ovim učinkom naziva se gravitacijsko leće. To je priroda ekvivalentna veličini povećanih leća u prostoru koji iskrivljuju i pojačavaju svjetlost udaljenijih objekata. Einstein je opisao gravitacijsko sočivanje u radu objavljenom 1936. Ali smatrao je da je efekt neprimjetan, jer će optička izobličenja proizvedena iz zvijezde prednjeg zvijezde koje iskrivljavaju prostor biti premala da bi ih ikada mogla mjeriti najveći teleskop svog vremena.
Sada, gotovo stoljeće kasnije, astronomi su kombinirali dva snažna astronomska dobra, Sloan Digital Sky Survey (SDSS) i NASA-in Hubble svemirski teleskop, kako bi identificirali 19 novih galaktički lentiranih galaksija, što je značajno dodalo otprilike 100 gravitacijskih leća do tada poznatih. Među tih 19, pronašli su osam novih takozvanih "Einsteinovih prstenova", koji su možda najelegantnija manifestacija pojave leća. Samo su tri takva prstena prethodno viđena na vidljivoj svjetlosti.
U gravitacijskom lećanju svjetlost iz udaljenih galaksija može se usmjeriti na putu prema Zemlji gravitacijskim poljem bilo kojeg masivnog predmeta koji mu leži. Zbog toga vidimo galaksiju iskrivljenu u luku ili više odvojenih slika. Kad su obje galaksije točno postrojene, svjetlost tvori uzorak bikov pogled, nazvan Einsteinov prsten, oko prednje galaksije.
Novootkrivena sočiva dolaze iz projekta koji je u tijeku pod nazivom Sloan Lens ACS Survey (SLACS). Tim astronoma, predvođen Adamom Boltonom iz Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziku u Cambridgeu, Massachusetts, i Leonom Koopmansom iz Astronomskog instituta Kapteyn u Nizozemskoj, odabrao je kandidatne leće između nekoliko stotina tisuća optičkih spektra eliptičnih galaksija u anketa Sloan Digital Sky. Zatim su oštrim očima Hubbleove napredne kamere za ankete koristili potvrdu.
"Ogromna razmjera SDSS-a, zajedno s kvalitetom snimanja Hubble teleskopa, otvorili su ovu neviđenu priliku za otkrivanje novih gravitacijskih sočiva", objasnio je Bolton. "Uspjeli smo identificirati onu od svakih 1.000 galaksija koje pokazuju ove znakove gravitacijskog stanjivanja druge galaksije."
SLACS tim skenirao je spektre otprilike 200 000 galaksija udaljenih 2 do 4 milijarde svjetlosnih godina. Tim je tražio jasne dokaze o emisiji iz galaksija dva puta dalje od Zemlje i neposredno iza bližih galaksija. Zatim su koristili Hubbleovu naprednu kameru za ankete kako bi snimili slike 28 tih galaksija koje su naslijedile kandidat. Proučavajući lukove i prstenove proizvedene od 19 ovih kandidata, astronomi mogu precizno izmjeriti masu galaksija prednjeg plana.
Osim što stvara čudne oblike, gravitacijsko sočivanje astronomima pruža najdirektniju sondu distribucije tamne materije u eliptičnim galaksijama. Tamna materija je nevidljivi i egzotični oblik materije koji još nije izravno promatran. Astronomi zaključuju o njegovom postojanju mjerenjem gravitacijskog utjecaja. Tamna materija je prodorna u galaksijama i čini većinu ukupne mase svemira. Pretražujući tamnu tvar u galaksijama, astronomi se nadaju da će dobiti uvid u stvaranje galaksija, koje je moralo započeti oko grudnih koncentracija tamne materije u ranom svemiru.
"Naši rezultati pokazuju da ove" eliptične leće galaksije "u prosjeku imaju istu strukturu gustoće mase kao u spiralnim galaksijama", nastavio je Bolton. "To odgovara povećanju udjela tamne materije u odnosu na zvijezde kako se odmiče od središta galaksije koja leći i ulazi u njezine bliže periferne dijelove. A budući da su ove gelaksije leće relativno svijetle, ovaj rezultat možemo učvrstiti daljnjim zemaljskim spektroskopskim opažanjima zvjezdanih pokreta u lećama. "
"Mogućnost proučavanja ovih i drugih gravitacijskih leća u vremenu unazad nekoliko milijardi godina omogućava nam izravno vidjeti da li se raspodjela tamne [nevidljive] i vidljive mase mijenja s kozmičkim vremenom", dodao je dr. Koopmans. "Pomoću tih podataka možemo testirati uobičajenu ideju da se galaksije formiraju od sudara i spajanja manjih galaksija."
Istraživanje Sloan Digital Sky, iz kojeg je odabran uzorak kandidata za objektiv SLACS, započet je 1998. godine s prilagođenim ugrađenim zemaljskim teleskopom za mjerenje boja i svjetline više od 100 milijuna objekata na četvrtini neba i mapiranja udaljenosti do milijun galaksija i kvazara. "Ova vrsta istraživanja gravitacijskih sočiva nije bio prvobitni cilj SDSS-a, ali omogućila ih je izvrsna kvaliteta podataka SDSS-a", rekao je Scott Burles s Massachusetts Institute of Technology u Cambridgeu, Massachusetts, član SLACS-ovog tima i jedan od tvorca SDSS-a.
"Dodatni bonus velikoj SDSS bazi podataka je što možemo oblikovati svoje kriterije pretraživanja tako da pronađemo leće koje su najprikladnije za određene znanstvene ciljeve", rekao je član tima SLACS-a Tommaso Treu sa kalifornijskog sveučilišta, Santa Barbara , „Dok smo do sada za svoje mete odabrali najveće galaksije, u sljedećim fazama istraživanja ciljamo manje galaksije leća. Bilo je prijedloga da se struktura galaksija mijenja s veličinom galaksije. Identificirajući ove rijetke predmete "na zahtjev", uskoro ćemo prvi put moći testirati je li to istina. "
Dodan član SLACS-ovog tima Leonidas Moustakas iz NASA-inog laboratorija za mlazni pogon i Kalifornijski tehnološki institut u Pasadeni, Kalifornija: „Ovi Einsteinovi prstenovi također pružaju neusporedivi uvećani prikaz zakučenih galaksija, omogućavajući nam proučavanje zvijezda i povijesti formiranja ove daleke galaksije. "
Istraživanje SLACS se nastavlja, a dosad je tim koristio Hubble za proučavanje gotovo 50 njihovih galaksija koje su gađale kandidate. Očekuje se da će konačni ukupni broj biti veći od 100, s mnogo više novih leća među njima. Početni nalazi ankete pojavit će se u veljači 2006. godine Astrofizičkog časopisa i u dva druga rada koja su bila dostavljena tom časopisu.
Izvorni izvor: Hubblesite News Release
