Attēla kredīts: ESO
Eiropas Dienvidu observatorijas astronomi ir atraduši ļoti retu “Einšteina gredzena” gravitācijas objektīvu, kur no tālā kvazāra gaisma ir izkropļota un palielināta tuvākas galaktikas gravitācijas ietekmē. Abi objekti ir tik cieši saskaņoti, ka kvazāra attēls veido gredzenu ap galaktiku no mūsu viedokļa šeit uz Zemes. Ar rūpīgiem mērījumiem komanda spēja noteikt, ka kvazārs atrodas 6,3 miljardu gaismas gadu attālumā, un galaktika atrodas tikai 3,5 miljardu gaismas gadu attālumā, padarot to par tuvāko gravitācijas objektīvu, kāds jebkad atklāts.
Izmantojot ESO 3,6 m teleskopu La Silla (Čīle), starptautiska astronomu komanda [1] ir atklājusi sarežģītu kosmisko mirāžu dienvidu zvaigznājā Krāteris (The Cup). Šī “gravitācijas objektīva” sistēma sastāv no (vismaz) četriem viena un tā paša kvazāra attēliem, kā arī no gredzena formas galaktikas, kurā atrodas kvazārs, attēla - pazīstama kā “Einšteina gredzens”. Labi redzama ir arī tuvāk esošā objektīva galaktika, kas izraisa šo intriģējošo optisko ilūziju.
Komanda ieguva šo objektu spektrus ar jauno EMMI kameru, kas uzstādīta uz ESO 3,5 m Jauno tehnoloģiju teleskopu (NTT), arī La Silla observatorijā. Viņi atklāj, ka objektīvs kvazārs [2] atrodas 6300 miljonu gaismas gadu attālumā (tā “sarkanā nobīde” ir z = 0,66 [3]), kamēr objektīva eliptiskā galaktika ir aptuveni pusceļā starp kvazāru un mums, attālumā no 3500 miljoniem gaismas gadu (z = 0,3).
Sistēma apzīmēta ar RXS J1131-1231 - tas ir tuvākais līdz šim atklātais gravitācijas izkliedētāja kvazārs.
Kosmiskās mirāžas
Fiziskais “gravitācijas objektīva” (pazīstams arī kā “kosmiskais mirāža”) princips ir zināms kopš 1916. gada kā Alberta Einšteina Vispārējās relativitātes teorijas rezultāts. Masīva objekta gravitācijas lauks izliek Visuma lokālo ģeometriju, tāpēc gaismas stari, kas iet tuvu objektam, ir saliekti (piemēram, “taisna līnija” Zemes virsmā noteikti ir izliekta Zemes virsmas izliekuma dēļ) .
Šo efektu astronomi pirmo reizi novēroja 1919. gadā kopējā saules aptumsuma laikā. Precīzi to zvaigžņu stāvokļa mērījumi, kas redzami tumšās debesīs netālu no aptumsušās Saules, liecināja par acīmredzamu pārvietojumu pretējā Saulei vērstajā virzienā apmēram tikpat, cik prognozēja Einšteina teorija. Efekts ir saistīts ar zvaigžņu fotonu gravitācijas pievilcību, kad tie dodas netālu no Saules ceļā pie mums. Tas bija tiešs pilnīgi jaunas parādības apstiprinājums, un tas bija pagrieziena punkts fizikā.
Pagājušā gadsimta trīsdesmitajos gados Šveices tautības astronoms Fritz Zwicky (1898 - 1974), kurš strādāja Mount Wilson observatorijā Kalifornijā, saprata, ka tāds pats efekts var notikt arī tālu kosmosā, kur galaktikas un lielie galaktiku puduri var būt pietiekami kompakti un masīvi. lai saliektu gaismu no vēl attālākiem objektiem. Tomēr tikai piecas desmitgades vēlāk, 1979. gadā, viņa idejas tika pamanīti apstiprinātas, kad tika atklāts pirmais kosmiskās mirāžas piemērs (kā divi tā paša tālā kvazāra attēli).
Kosmiskos mirāžus parasti uzskata par vairākiem viena kvazāra [2] attēliem, ko lēca galaktika, kas atrodas starp kvazaru un mums. Kvazara attēlu skaits un forma ir atkarīga no kvazāra, objektīva galaktikas un mums relatīvajām pozīcijām. Turklāt, ja izlīdzināšana būtu nevainojama, mēs ap objektīvu redzētu arī gredzena formas attēlu. Šādi “Einšteina gredzeni” tomēr ir ļoti reti, un tie ir novēroti tikai nedaudzos gadījumos.
Vēl viena gravitācijas izkliedētāja efekta interese ir tā, ka tas var radīt ne tikai dubultus vai vairākus viena objekta attēlus, bet arī to, ka šo attēlu spilgtums ievērojami palielinās, tāpat kā tas notiek ar parastu optisko objektīvu. Tālas galaktikas un galaktiku kopas tādējādi var darboties kā “dabiskie teleskopi”, kas ļauj mums novērot attālākus objektus, kuri citādi būtu bijuši pārāk vāji, lai tos varētu atklāt ar šobrīd pieejamajiem astronomiskajiem teleskopiem.
Attēlu asināšanas paņēmieni labāk atrisina kosmisko mirāžu
Jauns gravitācijas objektīvs, apzīmēts ar RXS J1131-1231, 2002. gada maijā serilatīvi atklāja Dominique Sluse, kurš bija ESO doktorants Čīlē, pārbaudot kvazāru attēlus, kas uzņemti ar ESO 3,6 m teleskopu La Silla observatorijā. Šīs sistēmas atklāšana bija izdevīga no labajiem novērošanas apstākļiem, kas bija novērojumu laikā. Pēc vienkāršas vizuālas šo attēlu pārbaudes Sluse provizoriski secināja, ka sistēmai ir četras zvaigznei līdzīgas (objektīva kvazāra attēli) un viena difūzā (objektīva galaktika) sastāvdaļa.
Sakarā ar ļoti nelielo atšķirību starp komponentiem, vienas sekundes sekundes vai mazāku, kā arī neizbēgamo “izplūšanas” efektu, ko rada turbulence zemes atmosfērā (“redzēšana”), astronomi izmantoja sarežģītu attēlu asināšanas programmatūru, lai iegūtu augstāku -izšķirtspējas attēli, kuros pēc tam varēja veikt precīzus spilgtuma un pozicionēšanas mērījumus (sk. arī ESO PR 09/97). Šī tā saucamā “dekonvolūcijas” metode ļauj daudz labāk vizualizēt šo sarežģīto sistēmu un jo īpaši apstiprināt un padarīt pamanāmāku saistīto Einšteina gredzenu, sk. PR foto 20a / 03.
Avota un objektīva identifikācija
Pēc tam astronomu komanda [1] izmantoja ESO 3,5 m Jauno tehnoloģiju teleskopu (NTT) La Silla, lai iegūtu šīs objektīvu sistēmas atsevišķo attēla komponentu spektrus. Tas ir obligāti, jo, tāpat kā cilvēku pirkstu nospiedumi, spektri ļauj nepārprotami identificēt novērotos objektus.
Neskatoties uz to, tas nav viegls uzdevums, jo dažādi kosmiskās mirāžas attēli debesīs atrodas ļoti tuvu viens otram, un, lai iegūtu tīru un labi atdalītu spektru, ir nepieciešami vislabākie iespējamie apstākļi. Tomēr lieliskā NTT optiskā kvalitāte apvienojumā ar samērā labiem redzamības apstākļiem (apmēram 0,7 sekundes) ļāva astronomiem noteikt gan avota, gan objekta, kas darbojas kā objektīvs, “spektrālos pirkstu nospiedumus”, sk. ESO PR Foto 20b / 03.
Spektru novērtējums parādīja, ka fona avots ir kvazārs ar sarkano nobīdi z = 0,66 [3], kas atbilst apmēram 6300 miljonu gaismas gadu attālumam. Gaismu no šī kvazāra izkliedē masīva eliptiska galaktika ar sarkano nobīdi z = 0,3, t.i., 3500 miljonu gaismas gadu attālumā vai apmēram pusceļā starp kvazaru un mums. Tas ir tuvākais līdz šim zināmais gravitācijas izkliedētāja kvazārs.
Ņemot vērā objektīva īpašo ģeometriju un objektīva galaktikas novietojumu, ir iespējams parādīt, ka gaismai no pagarinātās galaktikas, kurā atrodas kvazārs, arī jābūt izkliedētai un jākļūst redzamai kā gredzena formas attēlam. To, ka tas patiešām tā ir, pierāda PR Photo 20a / 03, kas skaidri parāda šāda “Einšteina gredzena” klātbūtni, kas apņem tuvāk esošās objektīva galaktikas attēlu.
Mikro objektīvs makro objektīvā?
Šajā sistēmā novērotā atsevišķo objektīvu attēlu īpašā konfigurācija ļāva astronomiem sagatavot detalizētu sistēmas modeli. Pēc tam viņi var prognozēt dažādu objektīvu attēlu relatīvo spilgtumu.
Nedaudz negaidīti viņi atklāja, ka kvazāra trīs spilgtākajām zvaigznei līdzīgajiem attēliem prognozētie spilgtumi nesaskan ar novērotajiem - viens no tiem izrādās viena magnitūdas (tas ir, koeficients 2,5) spilgtāks nekā gaidīts . Šis pareģojums neliek apšaubīt vispārējo relativitāti, bet liek domāt, ka šajā sistēmā darbojas vēl viens efekts.
Komandas izvirzītā hipotēze ir tāda, ka viens no attēliem tiek pakļauts “mikroliešanai”. Šim efektam ir tāds pats raksturs kā kosmiskajai mirāžai - veidojas vairāki pastiprināti objekta attēli -, taču šajā gadījumā papildu gaismas izstarojumu rada viena zvaigzne (vai vairākas zvaigznes) objektīva galaktikā. Rezultātā vienā no makro objektīva attēliem ir papildu (neatrisināti) kvazāra attēli.
Rezultāts ir šī konkrētā tēla “pārmērīga pastiprināšana”. Vai tas tiešām tā ir, drīz pārbaudīsim, izmantojot jaunus gravitācijas objektīvu sistēmas novērojumus ar ESO ļoti lielo teleskopu (VLT) Paranalā (Čīle) un arī ar ļoti lielā bloka (VLA) radio observatoriju Ņūmeksikā (ASV). ).
Outlook
Līdz šim ir atklāti 62 vairāku attēlu kvazāri, vairumā gadījumu parādot 2 vai 4 viena un tā paša kvazāra attēlus. Radioviļņu garumā bieži novēro garu kvazāra attēlu un it īpaši gredzenveida attēlu klātbūtni. Tomēr optiskajā jomā tā joprojām ir reta parādība - tikai četras šādas sistēmas līdz šim ir attēlotas ar optiskajiem / infrasarkanajiem telekopiem.
Tagad atklātā sarežģītā un salīdzinoši gaišā sistēma RXS J1131-1231 ir unikāla astrofizikas laboratorija. Tās retās īpašības (piemēram, spilgtums, gredzenveida attēla klātbūtne, neliels sarkanais nobīde, rentgena un radio izstarojums, redzama lēca utt.) Tagad astronomiem ļaus izpētīt objektīva galaktikas īpašības, ieskaitot tās zvaigžņu saturu, struktūra un masas sadalījums ļoti detalizēti, un lai pārbaudītu avota morfoloģiju. Šajos pētījumos tiks izmantoti jauni novērojumi, kas pašlaik tiek iegūti ar VLT Paranal, ar VLA radiointerferometru Ņūmeksikā un ar Habla kosmisko teleskopu.
Vairāk informācijas
Šajā paziņojumā presei aprakstītais pētījums ir iesniegts vēstulē redaktoram, kas drīz parādīsies Eiropas profesionālajā žurnālā Astronomy & Astrophysics (“Četrkārtīgi attēlots kvazārs ar optiskā Einšteina gredzena kandidātu: 1RXS J113155.4-123155”, Autors Dominique) Sluse et al.).
Plašāku informāciju par gravitācijas izkliedētāju un šo pētījumu grupu var atrast arī vietnē: http://www.astro.ulg.ac.be/GRech/AEOS/.
Piezīmes
[1]: Komandas sastāvā ir Dominique Sluse, Damien Hutsemkers un Thodori Nakos (ESO un Institūts d'Astrophysique et de Gofisque de l'Universit? De Li? Ge - IAGL), Jean-Fran? Ois Claeskens. , Fridric Courbin, Christophe Jean un Jean Surdej (IAGL), Malvina Billeres (ESO) un Sergiy Khmil (Shevchentko universitātes astronomiskā observatorija).
[2]: Kvazāri ir īpaši aktīvas galaktikas, kuru centri izstaro ievērojamu enerģijas daudzumu un enerģētiskās daļiņas. Tiek uzskatīts, ka viņu centrā ir masīvs melnais caurums un ka enerģija tiek ražota, kad apkārtējā viela iekrīt šajā melnajā caurumā. Pirmo reizi šāda veida objektus 1963. gadā atklāja holandiešu-amerikāņu astronoms Maartens Šmits Palomāra observatorijā (Kalifornijā, ASV), un nosaukums norāda uz to “zvaigznei līdzīgo” izskatu uz tajā laikā iegūtajiem attēliem.
[3]: Astronomijā “sarkanā nobīde” apzīmē frakciju, par kuru līnijas objekta spektrā tiek pārvietotas uz garāku viļņu garumu. Tā kā kosmoloģiskā objekta sarkanā nobīde palielinās līdz ar attālumu, novērotā attālās galaktikas sarkanā nobīde sniedz arī tā attāluma novērtējumu.
Oriģinālais avots: ESO ziņu izlaidums
