Einsteinin rengasgravitaatiolinssi: SDSS J163028.15 + 452036.2. Kuvahyvitys: Hubble. Klikkaa suurentaaksesi
Kun Albert Einstein kehitti yleisen suhteellisuusteoriansa melkein sata vuotta sitten, hän ehdotti, että massiivisten esineiden painovoimakenttä voisi vääntää tilaa ja kääntää valoa dramaattisesti.
Tämän vaikutuksen luomaa optista illuusiota kutsutaan gravitaation linssiksi. Luonnon merkitys on, että avaruudessa on jättiläinen suurennuslasi, joka vääristää ja vahvistaa kauempana olevien esineiden valoa. Einstein kuvasi painovoimaobjektiivin vuonna 1936 julkaistussa lehdessä. Mutta hänen mielestään vaikutus oli huomaamaton, koska avaruuteen vääntyvien etualan tähtiä tuottamat optiset vääristymät olivat liian pieniä voidakseen milloin tahansa mitattavissa aikansa suurimmissa teleskoopeissa.
Nyt, lähes vuosisataa myöhemmin, tähtitieteilijät ovat yhdistäneet kaksi voimakasta tähtitieteellistä omaisuutta, Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ja NASA: n Hubble-avaruusteleskooppi, tunnistaakseen 19 uutta “painovoimaisesti linssillä varustettua” galaksia, lisäämällä merkittävästi aiemmin tunnettuihin noin 100 painovoimalinssiin. Näistä 19: stä he ovat löytäneet kahdeksan uutta ns. Einsteinin rengasta, jotka ovat ehkä linssi-ilmiön tyylikkäin ilmentymä. Vain kolme tällaista rengasta oli aikaisemmin nähty näkyvässä valossa.
Painovoimaobjektiivissa kaukaisista galakseista tulevaa valoa voidaan ohjata matkalla Maahan minkä tahansa matkalla olevan massiivisen esineen painovoimakentällä. Tämän takia näemme galaksin vääristyneen kaareksi tai useiksi erillisiksi kuviksi. Kun molemmat galaksit ovat täsmälleen rivissä, valo muodostaa härän silmäkuvion, jota kutsutaan Einstein-renkaaseen, etualan galaksin ympärille.
Äskettäin löydetyt linssit ovat peräisin käynnissä olevasta Sloan Lens ACS Survey -hankkeesta (SLACS). Tähtitieteilijäryhmä, jota johti Adam Bolton Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksesta Cambridgestä, Massachusetts, ja Leon Koopmans Hollandin Kapteyn-tähtitieteellisestä instituutista, valitsi ehdokaslinssit useiden satojen tuhansien optisten spektrien joukosta elliptisiin galakseihin Sloan Digital Sky Survey. Sitten he vahvistivat Hubblen Advanced Camera for Surveys -yrityksen teräviä silmiä.
"SDSS: n laaja mittakaava yhdessä Hubble-teleskoopin kuvanlaadun kanssa on avannut ennennäkemättömän mahdollisuuden löytää uusia painovoimalinssejä", Bolton selitti. "Olemme onnistuneet tunnistamaan yhden jokaisesta 1 000 galaksista, jotka osoittavat nämä toisen galaksin gravitaation linssin merkit."
SLACS-ryhmä skannasi noin 200 000 galaksin, jotka ovat 2–4 miljardia valovuotta, spektrit. Ryhmä etsi selkeää näyttöä galaksien päästöistä kaksi kertaa kauempana maasta ja suoraan lähempien galaksien takana. Sitten he käyttivät Hubblen Advanced Camera for Surveys -kameraa kuvaamaan kuvia 28: sta näistä ehdokaslinssi-galakseista. Tutkimalla 19 ehdokkaan tuottamaa kaaria ja renkaita, tähtitieteilijät voivat mitata tarkasti etualan galaksien massan.
Parittomien muotojen tuottamisen lisäksi gravitaatiolinssi antaa tähtitieteilijöille suorimman koettimen tumman aineen jakautumisesta elliptisiin galakseihin. Tumma aine on näkymätön ja eksoottinen ainemuoto, jota ei ole vielä havaittu suoraan. Tähtitieteilijät päättelevät sen olemassaolon mittaamalla sen painovoimavaikutuksen. Tumma aine on leviävä galakseissa ja muodostaa suurimman osan maailmankaikkeuden kokonaismassasta. Tutkimalla tummaa ainetta galakseissa, tähtitieteilijät toivovat saavansa käsityksen galaktien muodostumisesta, jonka on täytynyt alkaa varhaisessa maailmankaikkeudessa tummien aineiden murtumaisten pitoisuuksien ympärillä.
"Tuloksemme osoittavat, että keskimäärin näillä 'elliptisillä linssigalakseilla' on sama erityinen massatiheysrakenne kuin spiraaligalakseissa," Bolton jatkoi. ”Tämä vastaa pimeän aineen osuuden kasvua suhteessa tähtiin, kun yksi siirtyy linssiogalaksin keskustasta sen halvempaan reunaan. Ja koska nämä linssigeelit ovat suhteellisen kirkkaita, voimme vahvistaa tämän tuloksen edelleen linssien tähtien liikkeiden maaperäisillä spektroskopisilla havainnoilla. "
"Kyky tutkia näitä ja muita painovoimalinssejä jo usean miljardin vuoden ajalta antaa meille mahdollisuuden nähdä suoraan, muuttuuko tumman [näkymättömän] ja näkyvän massan jakautuminen kosmisen ajan kuluessa", tohtori Koopmans lisäsi. "Näillä tiedoilla voimme testata yleisesti ajatusta, että galaksit muodostuvat törmäyksistä ja pienempien galaksien sulautumisista."
Sloan Digital Sky Survey, jonka perusteella valittiin SLACS-objektiivikandidaattinäyte, aloitettiin vuonna 1998 räätälöityllä maapohjaisella kaukoputkella, joka mittaa yli 100 miljoonan objektin värit ja kirkkaudet neljänneksellä taivaasta ja kartasta etäisyydet miljoonaan galaksiin ja kvaasariin. "Tämäntyyppinen gravitaatio-objektiivitutkimus ei ollut SDSS: n alkuperäinen tavoite, mutta se tehtiin mahdolliseksi SDSS-tiedon erinomaisen laadun avulla", sanoi Scott Burles, Massachusetts Technology Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, SLACS-ryhmän jäsen. ja yksi SDSS: n luojaista.
"Lisäbonuksena SDSS-tietokannan suuresta koosta on, että voimme suunnitella hakukriteerimme löytääksemme linssit, jotka soveltuvat parhaiten tiettyihin tieteellisiin tavoitteisiin", sanoi SLACS-ryhmän jäsen Tommaso Treu Kalifornian yliopistosta, Santa Barbara. . ”Kun tähän saakka olemme valinneet kohteiksi suurimpia galakseja, seuraavissa tutkimusvaiheissa olemme kohdistuneet pienempiin linssigalakseihin. On esitetty ehdotuksia, että galaksien rakenne muuttuu galaksien koon mukaan. Tunnistamalla nämä harvinaiset esineet pyynnöstä, voimme pian ensimmäistä kertaa testata onko tämä totta. "
Lisäsi SLACS-ryhmän jäsen Leonidas Moustakas NASA: n suihkumoottorien laboratoriosta ja Kalifornian tekniikan instituutista Pasadena, Kalifornia: ”Nämä Einstein-renkaat antavat myös vertaansa vailla suurennetun kuvan linssillä varustetuista galakseista, mikä antaa meille mahdollisuuden tutkia tähtiä ja niiden muodostumishistoriaa. nämä kaukaiset galaksit. ”
SLACS-tutkimus jatkuu, ja toistaiseksi ryhmä on käyttänyt Hubblea tutkimaan melkein 50 ehdokaslinssi-galaksiaan. Lopullisen kokonaismäärän odotetaan olevan yli 100, ja niiden joukossa on paljon enemmän uusia linssejä. Tutkimuksen alustavat havainnot ilmestyvät Astrophysical Journal -lehden helmikuun 2006 numerossa ja kahdessa muussa lehdessä toimitetussa lehdessä.
Alkuperäinen lähde: Hubblesite-lehdistötiedote
