Kuvahyvitys: Hubble
Tunnetaan monia esimerkkejä siitä, missä galaksi toimii painovoimalinssinä tuottaen useita kuvia kauempana olevan esineen taivaalle, kuten sen takana piilotettu kirkas kvasari. Mutta yli 20 vuoden ajan on ollut pysyvä mysteeri: Einsteinin yleisessä suhteellisuusteoriassa ennustetaan, että kuvien lukumäärän tulisi olla pariton, mutta melkein kaikilla havaituilla linsseillä on vain 2 tai 4 tunnettua kuvaa. Nyt Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksen (CfA) tähtitieteilijä Joshua Winn ja kaksi entistä CfA: n kollegaa, David Rusin (nyt Pennsylvanian yliopistossa) ja Christopher Kochanek (Ohion osavaltion yliopisto), ovat tunnistaneet kolmannen, keskeisen kuvan linssillä varustettu kvaasari. Radiohavainnot järjestelmästä, joka tunnetaan nimellä PMN J1632-0033, Ophiuchus-tähdistössä paljastivat heikon keskuskuvan, jota voidaan käyttää tutkimaan linssiogalaksin ominaisuuksia ja supermassiivisen mustan aukon, jonka odotetaan sijaitsevan sen keskellä.
”Tämän keskeisen kuvan löytäminen on sinänsä mielenkiintoista, mutta on vielä tärkeämpää sen suhteen, mitä se voi kertoa meille linssiogalaksista. Tämä tarjoaa meille uuden työkalun galaksien tutkimiseen niin kaukana, että jopa Hubble-avaruusteleskoopille ne ovat vain vaaleita tahroja ”, Winn sanoi.
Kvasaarit ovat erittäin kaukana olevia ja kirkkaita esineitä, joiden uskotaan saavan voiman supermassiivisilta mustilta reikiltä. Ne loistavat kirkkaasti muuttamalla mustassa aukossa olevan aineen painovoimaenergian valoksi ja muun tyyppiseksi säteilyksi, kuten radioaaltoiksi.
Painovoimaobjektiivissa galaksin läheisyydessä kulkevan kvaasarin valonsäteet taipuvat galaksin gravitaatiokentältä, samalla tavalla kuin ne taipuisivat kulkiessaan lasilinssin läpi. Mitä tiheämpi galaksin keskipiste on ja mitä voimakkaampi on sen painovoima, sitä heikompi keskikuva on. Mutta tämä keskeinen kuva, jonka valo on kulkenut lähinnä linssillä olevan galaksin keskustaa, voi kertoa meille paljon kyseisen galaksin ytimestä. Tämä mahdollisuus tekee tällaisten keskeisten kuvien löytämisen erityisen toivottavaksi.
Järjestelmässä PMN J1632-0033 radikaalin äänekäs kvaasari punasiirtymässä z = 3,42 (etäisyys noin 11,5 miljardia valovuotta) on linssillä elliptisellä galaksilla punasuunnassa z ~ 1 (noin 8 miljardia valovuoden päässä). . Kaksi kvaasarikuvaa tiedettiin olevan olemassa, ja kolmannen, hyvin heikon radiolähteen epäiltiin olevan keskeinen kuva. Tämä kolmas lähde oli kuitenkin aivan linssiogalaksin päällä, ja niinpä se saattoi olla luontainen itse linssiogalaksille.
Tarkkailemalla radion "väriä" tai spektriä kaikista kolmesta kuvasta käyttämällä National Science Foundationin erittäin suurta taulukkoa ja erittäin pitkää perusviivan taulukkoa, Winn ja hänen kollegansa esittivät vakuuttavia todisteita siitä, että kolmas lähde on todella kvasaarin keskuskuva. Sen spektri on olennaisesti identtinen kahden muun kuvan kanssa, paitsi matalilla taajuuksilla, joissa linssiogalaksi absorboi osan radioenergiasta.
Kvaasarin kolmen kuvan geometria ja ominaisuudet kertovat jo linssiogalaksin ytimestä. Esimerkiksi sen keskimääräinen musta aukko painaa alle 200 miljoonaa aurinkoa. Myös sen pintatiheys (aineen määrä projisoituna taivaan tasoa vasten) keskikuvan kohdalla on yli 20 000 aurinkomassaa neliöserselyä kohden. (Vertailun vuoksi, Linnunradan pintatiheys lähellä aurinkoamme on noin 50 aurinkopainoa neliöparseksia kohti.) Molemmat linssillä olevan galaksin luvut ovat yhtä mieltä odotuksista, jotka perustuvat satoja kertoja maapalloa lähellä olevien galaksien yksityiskohtaisiin havaintoihin.
”Lähes kaikki tietomme galaksikeskuksista tulee hyvin lähellä olevien galaksien tutkimisesta. Keskeisten kuvien huomattava asia on, että saat samanlaista tietoa galaksien ytimistä satoja kertoja kauempana ja miljardeja vuosia nuorempia kuin naapurimaidemme galaksit, ”sanoi Winn.
Tämä tutkimus on saatavana verkossa osoitteessa http://arxiv.org/abs/astro-ph/0312136, ja se julkaistaan Nature-lehden 12. helmikuuta 2004 antamassa numerossa.
Harvard-Smithsonian Astrofysiikan keskus, jonka pääkonttori on Cambridge, Massachusetts on Smithsonian Astrophysical Observatoryn ja Harvard College Observatoryn yhteistyö. CfA: n tutkijat, jotka on jaettu kuuteen tutkimusosastoon, tutkivat maailmankaikkeuden alkuperää, evoluutiota ja lopullista kohtaloa.
Alkuperäinen lähde: Harvard CfA: n lehdistötiedote
