Lentă gravitațională cu inel Einstein: SDSS J163028.15 + 452036.2. Credit imagine: Hubble. Faceți clic pentru a mări
Pe măsură ce Albert Einstein și-a dezvoltat teoria relativității generale în urmă cu aproape un secol, el a propus ca câmpul gravitațional din obiecte masive să poată distruge dramatic spațiul și să devieze lumina.
Iluzia optică creată de acest efect se numește lentila gravitațională. Este echivalentul naturii de a avea o lentilă uriașă de mărire în spațiu care distorsionează și amplifică lumina obiectelor mai îndepărtate. Einstein a descris obiectivul gravitațional într-o lucrare publicată în 1936. Dar el a crezut că efectul este neobservabil, deoarece distorsiunile optice produse de spațiul de deformare a stelelor primare ar fi prea mici pentru a putea fi măsurate de cele mai mari telescoape ale vremii sale.
Acum, aproape un secol mai târziu, astronomii au combinat două active astronomice puternice, Sloan Digital Sky Survey (SDSS) și Telescopul Spațial Hubble al NASA, pentru a identifica 19 noi galaxii „cu gravitație”, adăugând semnificativ cele aproximativ 100 de lentile gravitaționale cunoscute anterior. Printre acești 19, ei au găsit opt noi așa-numite „inele Einstein”, care sunt poate cea mai elegantă manifestare a fenomenului de lentilizare. Doar trei astfel de inele au fost văzute anterior în lumină vizibilă.
În lentile gravitaționale, lumina provenită din galaxiile îndepărtate poate fi deviată în drum spre Pământ de câmpul gravitațional al oricărui obiect masiv care se află în cale. Din această cauză, vedem galaxia denaturată într-un arc sau în mai multe imagini separate. Când ambele galaxii sunt aliniate exact, lumina formează un model de ochi de taur, numit inel Einstein, în jurul galaxiei de prim plan.
Lentilele recent descoperite provin dintr-un proiect în desfășurare numit Sloan Lens ACS Survey (SLACS). O echipă de astronomi, condusă de Adam Bolton, de la Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics din Cambridge, Mass. Și Leon Koopmans, de la Institutul Astronomic Kapteyn din Olanda, a selectat lentilele candidate dintre câteva sute de mii de spectre optice de galaxii eliptice din Sloan Digital Sky Survey. Apoi au folosit ochii ascuțiți ai camerei avansate Hubble pentru sondaje pentru a confirma.
„Scara masivă a SDSS, împreună cu calitatea imagistică a telescopului Hubble, au deschis această oportunitate fără precedent pentru descoperirea de noi lentile gravitaționale”, a explicat Bolton. „Am reușit să identificăm una din fiecare 1000 de galaxii care prezintă aceste semne ale lentilelor gravitaționale ale altei galaxii.”
Echipa SLACS a scanat spectrele a aproximativ 200.000 de galaxii la 2 până la 4 miliarde de ani lumină. Echipa a căutat dovezi clare de emisie din galaxii de două ori mai departe de Pământ și direct în spatele galaxiilor mai apropiate. Apoi au folosit Camera Avansată Hubble pentru Sondaje pentru a fotografia imagini cu 28 dintre aceste galaxii de lentile. Studiind arcurile și inelele produse de 19 dintre acești candidați, astronomii pot măsura cu precizie masa galaxiilor prim-plan.
Pe lângă producerea de forme ciudate, obiectivarea gravitațională oferă astronomilor cea mai directă sondă a distribuției materiei întunecate în galaxii eliptice. Materia întunecată este o formă invizibilă și exotică a materiei care nu a fost încă observată în mod direct. Astronomii își deduc existența prin măsurarea influenței sale gravitaționale. Materia întunecată este omniprezentă în galaxii și constituie cea mai mare parte a masei totale a universului. Căutând materia întunecată în galaxii, astronomii speră să înțeleagă formarea galaxiei, care trebuie să fi început în jurul concentrațiilor abundente de materie întunecată din universul timpuriu.
„Rezultatele noastre indică faptul că, în medie, aceste„ galaxii cu lentile eliptice ”au aceeași structură specială de densitate masică ca cea observată în galaxiile spiralate”, a continuat Bolton. „Aceasta corespunde unei creșteri a proporției de materie întunecată în raport cu stelele, pe măsură ce cineva se îndepărtează de centrul galaxiei de luminare și în periferia ei mai slabă. Și având în vedere că aceste spații cu lentile sunt relativ luminoase, putem solidifica acest rezultat cu observații spectroscopice bazate la sol în continuare a mișcărilor stelare din lentile. "
„A fi capabil să studieze aceste și alte lentile gravitaționale, în timp, în câteva miliarde de ani, ne permite să vedem direct dacă distribuția masei întunecate [invizibile] și vizibile se schimbă cu timpul cosmic”, a adăugat dr. Koopmans. „Cu aceste informații, putem testa ideea obișnuită că galaxiile se formează din coliziune și fuziuni ale galaxiilor mai mici.”
Sloan Digital Sky Survey, din care a fost selectat eșantionul candidat pentru lentile SLACS, a fost început în 1998 cu un telescop bazat pe sol construit la comandă pentru a măsura culorile și luminozitățile a peste 100 de milioane de obiecte pe un sfert din cer și hartă. distanțele până la un milion de galaxii și cvasari. „Acest tip de sondaj cu lentile gravitaționale nu a fost un obiectiv original al SDSS, dar a fost posibil prin calitatea excelentă a datelor SDSS”, a spus Scott Burles, din Massachusetts Institute of Technology din Cambridge, Mass., Membru al echipei SLACS. și unul dintre creatorii SDSS.
"Un bonus suplimentar al dimensiunii mari a bazei de date SDSS este că putem proiecta criteriile noastre de căutare, astfel încât să găsim lentilele care sunt cele mai potrivite pentru obiective specifice științei", a declarat Tommaso Treu, membru al echipei SLACS, de la Universitatea din California, Santa Barbara . „Întrucât până în prezent am selectat cele mai mari galaxii ca țintă, în etapele următoare ale sondajului, vizăm galaxii cu lentile mai mici. Au fost sugestii că structura galaxiilor se schimbă odată cu dimensiunea galaxiei. Identificând aceste obiecte rare „la cerere”, în curând vom putea testa pentru prima dată dacă acest lucru este adevărat. ”
Adăugat membru al echipei SLACS Leonidas Moustakas al Laboratorului de Propulsie Jet NASA și al Institutului Tehnologic din California din Pasadena, California: „Aceste inele Einstein oferă, de asemenea, o viziune mărită de neegalat a galaxiilor lentilate, permițându-ne să studiem stelele și istoriile formării aceste galaxii îndepărtate. "
Sondajul SLACS continuă, iar până acum echipa s-a folosit de Hubble pentru a studia aproape 50 dintre galaxiile lor de obiectiv. Se estimează că totalul total va fi mai mare de 100, cu multe alte lentile noi printre ele. Descoperirile inițiale ale sondajului vor apărea în numărul din februarie 2006 al Jurnalului Astrofizic și în alte două lucrări care au fost transmise la acea revistă.
Sursa originală: Comunicat de presă Hubblesite
