Credit imagine: Hubble
Multe exemple sunt cunoscute în cazul în care o galaxie acționează ca o lentilă gravitațională, producând mai multe imagini pe cerul unui obiect mai îndepărtat, precum un quasar luminos ascuns în spatele ei. Dar a existat un mister persistent de peste 20 de ani: teoria generală a relativității a lui Einstein prevede că ar trebui să existe un număr ciudat de imagini, dar aproape toate lentilele observate au doar 2 sau 4 imagini cunoscute. Acum, astronomul Joshua Winn de la Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) și doi foști colegi CfA, David Rusin (acum la Universitatea din Pennsylvania) și Christopher Kochanek (Universitatea de Stat din Ohio), au identificat o a treia imagine centrală a un quasar lentilat. Observațiile radio ale sistemului cunoscut sub numele de PMN J1632-0033 în constelația Ophiuchus au descoperit o imagine centrală slabă, care poate fi folosită pentru a investiga proprietățile galaxiei de lentilă și gaura neagră supermasivă care se așteaptă să se afle în centrul ei.
„Găsirea acestei imagini centrale este interesantă în sine, dar este și mai important pentru ceea ce ne poate spune despre galaxia cu lentile. Acest lucru ne oferă un instrument nou pentru studierea galaxiilor atât de îndepărtate, încât, chiar și la Telescopul Spațial Hubble, acestea sunt doar pete slabe ”, a spus Winn.
Quasarii sunt obiecte extrem de îndepărtate și luminoase despre care se crede că sunt alimentate de găuri negre super-masive. Strălucesc strălucind transformând energia gravitațională a materiei care se încadrează în gaura neagră în lumină și în alte tipuri de radiații, precum undele radio.
În lentile gravitaționale, razele de lumină dintr-un quasar care trec aproape de o galaxie sunt îndoite de câmpul gravitațional al galaxiei, la fel cum ar fi îndoite atunci când trec printr-o lentilă de sticlă. Cu cât centrul unei galaxii este mai dens și cu cât este mai puternică gravitatea ei, cu atât imaginea centrală va fi mai slabă. Cu toate acestea, această imagine centrală, a cărei lumină a trecut cel mai aproape de mijlocul galaxiei cu lentile, ne poate spune multe despre miezul acelei galaxii. Această oportunitate face ca găsirea unor astfel de imagini centrale să fie deosebit de dorită.
În sistemul PMN J1632-0033, un cvasar radio-puternic la redshift z = 3.42 (o distanță de aproximativ 11,5 miliarde de ani-lumină) este obiectivat de o galaxie eliptică la redshift z ~ 1 (aproximativ 8 miliarde de ani lumină) . Se știa că două imagini ale quasarului existau, iar o a treia sursă radio foarte slabă era suspectată a fi imaginea centrală. Cu toate acestea, cea de-a treia sursă se afla chiar în partea de sus a galaxiei cu lentile și astfel ar fi putut fi intrinsecă în cazul galaxiei cu lentile.
Observând „culoarea” sau spectrul radioului al celor trei imagini, folosind Array Very Large Foundation și Very Long Baseline Array, Winn și colegii săi au furnizat dovezi convingătoare că a treia sursă este într-adevăr imaginea centrală a quasarului. Spectrul său este în esență identic cu celelalte două imagini, cu excepția frecvențelor joase unde o parte din energia radio a fost absorbită de galaxia cu lentile.
Geometria și proprietățile celor trei imagini ale quasarului ne spun deja despre miezul galaxiei de lentile. De exemplu, gaura sa neagră centrală cântărește mai puțin de 200 de milioane de mase solare. De asemenea, densitatea sa de suprafață (cantitatea de materie proiectată în raport cu planul cerului) la locația imaginii centrale este de peste 20.000 de mase solare pe parsec pătrat. (Pentru comparație, densitatea de suprafață a Căii Lactee de lângă Soarele nostru este de aproximativ 50 de mase solare pe parsec pătrat.) Ambele cifre ale galaxiei cu lentile sunt de acord cu așteptările bazate pe observații detaliate despre galaxii de sute de ori mai apropiate de Pământ.
„Aproape toate cunoștințele noastre despre centrele galaxiei provin din studierea galaxiilor foarte apropiate. Lucrul remarcabil despre imaginile centrale este că puteți obține informații similare despre nucleele galaxiilor de sute de ori mai departe și cu miliarde de ani mai tinere decât galaxiile vecine ”, a spus Winn.
Această cercetare este disponibilă online la http://arxiv.org/abs/astro-ph/0312136 și va fi publicată în numărul 12 februarie 2004 al revistei Nature.
Cu sediul în Cambridge, Mass., Centrul pentru Astrofizică Harvard-Smithsonian este o colaborare comună între Smithsonian Astrophysical Observatory și Harvard College Observatory. Oamenii de știință CfA, organizați în șase divizii de cercetare, studiază originea, evoluția și soarta finală a universului.
Sursa originală: Comunicat de presă Harvard CfA
