Еинстеин прстен гравитациона сочива: СДСС Ј163028.15 + 452036.2. Кредитна слика: Хуббле. Кликните за увећање
Како је Алберт Ајнштајн развио своју теорију опште релативности пре готово једног века, предложио је да гравитационо поље из масивних објеката може драматично да искриви простор и одбије светлост.
Оптичка илузија створена овим ефектом назива се гравитациона сочива. Природном је еквиваленту да у простору има џиновско повећало које изобличава и појачава светлост удаљенијих објеката. Еинстеин је описао гравитационо сочивање у раду објављеном 1936. Али сматрао је да је ефекат неприметљив, јер ће оптичка изобличења произведена из искривљених звезда предњег мора бити премала да их икада могу мерити највећи телескопи свог времена.
Сада, скоро век касније, астрономи су комбиновали два снажна астрономска средства, Слоан Дигитал Ски Сурвеи (СДСС) и НАСА-ин Хуббле свемирски телескоп, како би идентификовали 19 нових галаксија, „гравитационо посуђених“ галаксија, значајно додајући отприлике 100 гравитационих сочива која су раније била позната. Међу тих 19 пронашли су осам нових такозваних "Ајнштајнов прстенова" који су можда најелегантнија манифестација појаве сочива. Само су три таква прстена раније виђена при видљивој светлости.
При гравитационом сочивању светлост из удаљених галаксија може се одбити на путу ка Земљи гравитационим пољем било којег масивног објекта који му лежи на путу. Због тога видимо галаксију искривљену у луку или више одвојених слика. Кад су обе галаксије тачно постројене, светлост формира узорак бикове око, назван Ајнштајнов прстен, око предње галаксије.
Новооткривена сочива потичу из пројекта који је у току под називом Слоан Ленс АЦС Сурвеи (СЛАЦС). Тим астронома, предвођен Адамом Болтоном из Харвард-Смитхсониан Центра за астрофизику у Цамбридгеу, Массацхусеттс, и Леоном Коопмансом из Астрономског института Каптеин у Холандији, изабрао је кандидатска сочива из неколико стотина хиљада оптичких спектра елиптичних галаксија у Слоан Дигитал Ски Сурвеи. Затим су користили оштре очи Хуббле-ове напредне камере за анкете да би потврдили.
„Огромна размера СДСС, заједно са квалитетом снимања Хуббле телескопа, отворила су ову невиђену прилику за откривање нових гравитационих сочива“, објаснио је Болтон. „Успели смо да идентификујемо једну од 1.000 галаксија које показују ове знаке гравитационог сочивања друге галаксије.“
Тим СЛАЦС скенирао је спектре отприлике 200.000 галаксија удаљених 2 до 4 милијарде светлосних година. Тим је тражио јасне доказе о емисији из галаксија два пута даље од Земље и непосредно иза ближих галаксија. Затим су користили Хуббле-ову напредну камеру за анкете како би снимили слике 28 ових галаксија које су се кандидирале. Проучавањем лукова и прстенова које је произвело 19 од ових кандидата, астрономи могу прецизно измерити масу галаксија предњег плана.
Осим што ствара чудне облике, гравитациона сочива астрономима дају најдиректнију сонду за дистрибуцију тамне материје у елиптичним галаксијама. Тамна материја је невидљиви и егзотични облик материје који још није директно посматран. Астрономи закључују о његовом постојању мерењем његовог гравитационог утицаја. Тамна материја је прожимајућа унутар галаксија и чини већину укупне масе свемира. Претражујући тамну материју у галаксијама, астрономи се надају да ће добити увид у формирање галаксија, које је морало започети око грудних концентрација тамне материје у раном свемиру.
„Наши резултати показују да, у просеку, ове„ елиптичне леће галаксије “имају исту посебну структуру густине масе као оне које су посматране у спиралним галаксијама“, наставио је Болтон. „То одговара повећању удела тамне материје у односу на звезде како се неко одмиче од средишта галаксије која лећи и улази у њене ближе периферије. А будући да су ове гелаксије сочива релативно сјајне, овај резултат можемо учврстити даљим земаљским спектроскопским опажањима звезданих покрета у сочивима. "
"Могућност проучавања ових и других гравитационих сочива уназад неколико милијарди година омогућава нам директно гледање да ли се дистрибуција тамне [невидљиве] и видљиве масе мења са космичким временом", додао је др Коопманс. „Помоћу ових информација можемо тестирати уобичајену идеју да се галаксије формирају од судара и спајања мањих галаксија.“
Истраживање Слоан Дигитал Ски, из којег је одабран узорак кандидата за објектив СЛАЦС, започет је 1998. године прилагођеним уграђеним земаљским телескопом за мерење боја и светлине више од 100 милиона објеката током четвртине неба и мапирања растојања до милион галаксија и квазара. „Ова врста испитивања гравитационих сочива није био првобитни циљ СДСС-а, али омогућио их је одличан квалитет СДСС података“, рекао је Сцотт Бурлес са Технолошког института из Масачусетса у Цамбридгеу, Массацхусеттс, члан СЛАЦС тима и један од творца СДСС-а.
„Додатни бонус велике величине СДСС базе података је што можемо да обликујемо своје критеријуме за претраживање тако да пронађемо сочива која су најприкладнија за специфичне научне циљеве“, рекао је члан тима СЛАЦС-а Томмасо Треу са Калифорнијског универзитета у Санта Барбари. . „Док смо до сада за своје мете изабрали највеће галаксије, у наредним фазама истраживања циљамо мање галаксије сочива. Било је сугестија да се структура галаксија мења са величином галаксије. Идентификовањем ових ретких објеката „на захтев“, ускоро ћемо моћи први пут да тестирамо да ли је то тачно. “
Додао члан СЛАЦС тима Леонидас Моустакас из НАСА лабораторије за млазни погон и Калифорнијског технолошког института у Пасадени, Калифорнија: „Ови Еинстеинови прстенови такође пружају неуспоредиви увећани приказ закучених галаксија, омогућавајући нам да проучавамо звезде и историју формирања ове удаљене галаксије. "
Истраживање СЛАЦС се наставља, а до сада је тим користио Хуббле за проучавање готово 50 њихових галаксија које су гађале своје кандидате. Очекује се да ће евентуални укупни број бити већи од 100, а међу њима је много више нових сочива. Почетни налази анкете биће приказани у издању Астрофизичког часописа за фебруар 2006. године и у два друга рада која су достављена том часопису.
Изворни извор: Хубблесите Невс Релеасе
