Kuvaluotto: ESO
Euroopan eteläisen observatorion tähtitieteilijät ovat löytäneet erittäin harvinaisen ”Einsteinin renkaan” painovoimalinssin, jossa kaukaisen kvasarin valo vääntyi ja sitä suurentaa lähempänä olevan galaksin painovoima. Nämä kaksi objektia ovat niin tiukasti linjassa, että kvaasarin kuva muodostaa renkaan galaksin ympärille näköpiiristämme täällä maan päällä. Huolellisilla mittauksilla ryhmä pystyi selvittämään, että kvaasari on 6,3 miljardin valovuoden päässä ja galaksi on vain 3,5 miljardia valovuotta, joten se on lähin koskaan löydetty gravitaatiolinssi.
Kansainvälinen tähtitieteilijäryhmä [1] on käyttänyt ESOn 3,6 metrin kaukoputkea La Sillassa (Chile), joka on löytänyt monimutkaisen kosmisen miraagin eteläisestä kraatterista (The Cup). Tämä ”painovoimalinssijärjestelmä” koostuu (ainakin) neljästä samasta kvartaarikuvasta sekä renkaanmuotoisesta kuvan galaksista, jossa kvasari sijaitsee - joka tunnetaan nimellä “Einsteinin rengas”. Läheisempi linssigalaksi, joka aiheuttaa tämän kiehtovan optisen illuusion, on myös hyvin näkyvissä.
Ryhmä hankki näiden esineiden spektrit uudella EMMI-kameralla, joka oli kiinnitetty ESO: n 3,5 m: n uuden teknologian teleskooppiin (NTT), myös La Silla-observatoriossa. He havaitsevat, että linssillä varustettu kvaasari [2] sijaitsee 6300 miljoonan valovuoden etäisyydellä (sen ”punasiirtymä” on z = 0,66 [3]), kun taas linssin elliptinen galaksi on karkeasti puolivälissä kvaasarin ja meidän välillä, etäisyydellä 3 500 miljoonaa valovuotta (z = 0,3).
Järjestelmälle on annettu nimitys RXS J1131-1231 - se on lähinnä toistaiseksi löydetty painovoimaisesti linssillä varustettu kvaasari.
Kosmisen miražeja
”Gravitaatiolinssin” (tunnetaan myös nimellä “kosminen miraatti”) fyysinen periaate on ollut tiedossa jo vuodesta 1916 Albert Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian seurauksena. Massiivisen esineen gravitaatiokenttä kaareuttaa maailmankaikkeuden paikallista geometriaa, joten lähellä kohdetta kulkevat valonsäteet taipuvat (kuten "suora viiva" maan pinnalla on välttämättä kaareva maanpinnan kaarevuuden vuoksi) .
Tähtitieteilijät havaitsivat tämän vaikutuksen ensimmäisen kerran vuonna 1919 auringonpimennyksen aikana. Pimeässä taivaassa lähellä varjoisaa aurinkoa nähtyjen tähtien tarkat sijaintimittaukset osoittivat näennäisen siirtymisen Auringon vastakkaiseen suuntaan, suunnilleen yhtä paljon kuin Einsteinin teoria ennustaa. Vaikutus johtuu tähtifotonien vetovoimasta, kun ne kulkevat lähellä aurinkoa matkalla kohti meitä. Tämä oli suora vahvistus aivan uudelle ilmiölle ja se edusti virstanpylvästä fysiikassa.
1930-luvulla Sveitsin kansalaisesta koostuva, Kalifornian Mount Wilsonin observatoriossa työskentelevä tähtitieteilijä Fritz Zwicky (1898 - 1974) huomasi, että sama vaikutus voi tapahtua myös kaukana avaruudessa, jossa galaksit ja suuret galaksiklusterit voivat olla riittävän kompakteja ja massiivisia. taivuttaa valoa entistä kauempana olevista esineistä. Kuitenkin vasta viisi vuosikymmentä myöhemmin, vuonna 1979, hänen ajatuksensa vahvistuivat havainnollisesti, kun ensimmäinen esimerkki kosmisesta miragestä löydettiin (kahden kuvana samasta kaukaisesta kvaasarista).
Kosmiset miraamit nähdään yleensä moninaisina kuvina yhdestä kvartaarista [2], jonka linssi on kvasaarin ja meidän välillä sijaitsevan galaksin toimesta. Kvaasin kuvien lukumäärä ja muoto riippuvat kvasarin, linssiogalaksin ja meidän suhteellisista sijainneista. Lisäksi, jos kohdistus olisi täydellinen, näkisimme myös rengasmaisen kuvan linssiobjektin ympärillä. Tällaiset ”Einsteinin renkaat” ovat kuitenkin hyvin harvinaisia, ja niitä on havaittu vain harvoissa tapauksissa.
Toinen gravitaatiolinssivaikutuksen erityinen etu on, että se ei saa johtaa vain saman objektin kaksois- tai useita kuvia, vaan myös näiden kuvien kirkkauden lisääntymiseen huomattavasti, kuten tavallisen optisen linssin kanssa tapahtuu. Etäiset galaksit ja galaksiklusterit voivat siten toimia "luonnollisina kaukoputkina", joiden avulla voimme tarkkailla kauempana olevia esineitä, jotka muuten olisivat olleet liian heikot havaitakseen tällä hetkellä saatavilla olevilla tähtitieteellisillä teleskoopeilla.
Kuvan terävöittämismenetelmät ratkaisevat kosmisen miraasin paremmin
Dominique Sluse, silloinen ESOn tohtori Chilessä, havaitsi toukokuussa 2002 uuden painovoimalinssin, nimeltään RXS J1131-1231, tarkastaessaan kvaasarikuvia, jotka on otettu ESO 3,6 m: n teleskoopilla La Silla-observatoriossa. Tämän järjestelmän löytäminen hyötyi havaintojen tekohetkellä vallitsevista hyvistä havainto-olosuhteista. Näiden kuvien yksinkertaisesta visuaalisesta tarkastelusta Sluse päätteli alustavasti, että järjestelmässä oli neljä tähtimaista (linssillä varustetut kvaasarikuvat) ja yksi haja (objektiivin galaksi) -komponentti.
Komponenttien hyvin pienen etäisyyden, yhden kaarisekunnin tai vähemmän tai vähemmän ja maapallon ilmakehän turbulenssin ("näkeminen") aiheuttaman väistämättömän "hämärtävän" vaikutuksen vuoksi tähtitieteilijät käyttivät hienostunutta kuvan terävöintiohjelmistoa tuottaakseen korkeamman kuvan -resoluutiokuvat, joille sitten voidaan suorittaa tarkat vaaleuden ja sijainnin mittaukset (katso myös ESO PR 09/97). Tämä niin kutsuttu ”dekonvoluutio” -tekniikka tekee mahdolliseksi visualisoida tämä monimutkainen järjestelmä paljon paremmin ja erityisesti vahvistaa ja tehdä näkyvämmäksi liittyvä Einsteinin rengas, vrt. PR-valokuva 20a / 03.
Lähteen ja linssin tunnistetiedot
Tähtitieteilijöiden ryhmä [1] käytti sitten ESO 3,5 m: n uuden teknologian teleskooppia (NTT) La Sillassa saadakseen tämän linssijärjestelmän yksittäisten kuvakomponenttien spektrit. Tämä on välttämätöntä, koska kuten ihmisen sormenjäljet, spektrit mahdollistavat havaittujen kohteiden yksiselitteisen tunnistamisen.
Siitä huolimatta, tämä ei ole helppo tehtävä, koska kosmisen miraasin eri kuvat sijaitsevat hyvin lähellä toisiaan taivaalla ja puhtaimpien ja hyvin erotettujen spektrien saamiseksi tarvitaan parhaat mahdolliset olosuhteet. NTT: n erinomainen optinen laatu yhdistettynä kohtuullisen hyviin näkemisolosuhteisiin (noin 0,7 kaarisekuntia) mahdollisti kuitenkin, että tähtitieteilijät havaitsivat sekä lähteen että linssinä toimivan kohteen "spektriset sormenjäljet", vrt. ESO PR Photo 20b / 03.
Spektrien arviointi osoitti, että taustalähde on kvaasari, jonka punasiirtymä on z = 0,66 [3], mikä vastaa noin 6300 miljoonan valovuoden etäisyyttä. Tämän kvartaarin valoa linssii massiivinen elliptinen galaksi, jonka punasiirtymä on z = 0,3, ts. 3500 miljoonan valovuoden etäisyydellä tai noin puolivälissä kvaasarin ja meidän välillä. Se on lähin tähän mennessä tunnettu gravitaation avulla linssillä varustettu kvaasari.
Linssin ominaisen geometrian ja linssiogalaksin sijainnin vuoksi on mahdollista osoittaa, että myös laajennetun galaksin, jossa kvasari sijaitsee, valon tulisi olla linssillä ja tulla näkyväksi rengasmaisena kuvana. Se, että näin on, osoittaa PR Photo 20a / 03, joka osoittaa selvästi sellaisen ”Einsteinin renkaan” läsnäolon, joka ympäröi lähempänä olevaa linssiogalaksia kuvaa.
Mikrolinssi makroobjektiivissa?
Tässä järjestelmässä havaittujen yksittäisten linssikuvien erityinen kokoonpano on mahdollistanut tähtitieteilijöiden tuottamaan yksityiskohtaisen mallin järjestelmästä. Tästä lähtien he voivat tehdä ennusteita eri objektiivikuvien suhteellisesta kirkkaudesta.
Hieman yllättäen he havaitsivat, että kvaasarin kolmen kirkkaimman tähtimaisen kuvan ennustetut vaaleudet eivät ole sopusoinnussa havaittujen kanssa - yksi niistä osoittautuu yhden voimakkuuden (eli kertoimen 2,5) odotettua kirkkaammaksi. . Tämä ennuste ei aseta kyseenalaiseksi yleistä suhteellisuutta, mutta viittaa siihen, että toinen vaikutus on toiminnassa tässä järjestelmässä.
Ryhmän esittämä hypoteesi on, että yhdestä kuvasta tapahtuu ”mikrolensing”. Tämä vaikutus on luonteeltaan samanlainen kuin kosminen miraatti - objektista muodostuu useita vahvistettuja kuvia - mutta tässä tapauksessa yksi tähti (tai useampi tähti) aiheuttaa objektiivin galaksissa lisävalonsäteen taipuman. Tuloksena on, että yhdessä makro-objektiivikuvissa on ylimääräisiä (ratkaisematta) kuvia kvartaarista.
Lopputuloksena on kyseisen kuvan "ylivahvistus". Onko tämä todella niin, testataan pian tämän gravitaatiolinssijärjestelmän uusien havaintojen avulla ESO: n erittäin suurella teleskoopilla (VLT) Paranalissa (Chile) ja myös Very Large Array (VLA) -radio observatoriossa New Mexico (USA). ).
Näkymät
Tähän mennessä on löydetty 62 monikuvan kvasaria, joissa useimmiten näytetään 2 tai 4 kuvaa samasta kvasaarista. Kvaasin pitkänomaisten kuvien ja erityisesti rengasmaisten kuvien esiintyminen havaitaan usein radioaallonpituuksilla. Tämä on kuitenkin edelleen harvinainen ilmiö optisella alueella - vain neljä tällaista järjestelmää on toistaiseksi kuvattu optisilla / infrapunasäteillä.
Nyt löydetty monimutkainen ja suhteellisen kirkas järjestelmä RXS J1131-1231 on ainutlaatuinen astrofysiikan laboratorio. Sen harvinaiset ominaisuudet (esim. Kirkkaus, rengasmaisen kuvan esiintyminen, pieni punasiirtymä, röntgen- ja radiosäteily, näkyvä linssi jne.) Antavat tähtitieteilijöille mahdollisuuden tutkia linssiogalaksin ominaisuuksia, mukaan lukien sen tähtisisältö, rakenne ja massajakauma yksityiskohtaisesti ja lähteen morfologia koettaa. Näissä tutkimuksissa käytetään uusia havaintoja, joita saadaan parhaillaan VLT: ltä Paranalissa, VLA-radiointerferometrillä New Mexicossa ja Hubble-avaruusteleskoopilla.
Lisää tietoa
Tässä lehdistötiedotteessa kuvailtu tutkimus esitetään kirjeessä toimittajalle, joka ilmestyy pian eurooppalaisessa ammattilehdessä Astronomy & Astrophysics (”Neljä kertaa kuvattu kvaasari optisen Einsteinin renkaan ehdokkaan kanssa: 1RXS J113155.4-123155”, kirjoittanut Dominique Sluse et ai.).
Lisätietoja gravitaation linssistä ja tästä tutkimusryhmästä löytyy myös URL-osoitteesta: http://www.astro.ulg.ac.be/GRech/AEOS/.
Huomautuksia
[1]: Joukkue koostuu Dominique Sluse, Damien Hutsemker ja Thodori Nakos (ESO ja Institut d'Astrophysique et de Gofysique de l'Universit? De Li? Ge - IAGL), Jean-Fran? Ois Claeskens. , Friedrich Courbin, Christophe Jean ja Jean Surdej (IAGL), Malvina Billeres (ESO) ja Sergiy Khmil (Shevchentkon yliopiston tähtitieteellinen observatorio).
[2]: Kvasaarit ovat erityisen aktiivisia galakseja, joiden keskukset emittoivat upeita määriä energiaa ja energisiä hiukkasia. Uskotaan, että heillä on massiivinen musta aukko keskuksessaan ja että energiaa syntyy, kun ympäröivä aine putoaa tähän mustaan aukkoon. Alankomaiden-amerikkalainen tähtitieteilijä Maarten Schmidt löysi tämän tyyppisen esineen ensimmäisen kerran vuonna 1963 Palomarin observatoriossa (Kalifornia, USA). Nimi viittaa heidän ”tähtimäiseen” ulkonäkönsä tuolloin saatuihin kuviin.
[3]: Tähtitiedessä ”punasiirtymä” tarkoittaa fraktiota, jolla objektin spektrin viivat siirtyvät pidemmälle aallonpituudelle. Koska kosmologisen esineen punasiirtymä kasvaa etäisyyden kanssa, etägalaktikon havaittu punasiirtymä antaa myös arvio etäisyydestä.
Alkuperäinen lähde: ESO-lehdistötiedote
