Einšteina gredzena gravitācijas lēca: SDSS J163028.15 + 452036.2. Attēla kredīts: Habls. Noklikšķiniet, lai palielinātu
Tā kā Alberts Einšteins pirms gandrīz gadsimta izstrādāja savu vispārējās relativitātes teoriju, viņš ierosināja, ka gravitācijas lauks no masīvajiem objektiem varētu dramatiski deformēt telpu un novirzīt gaismu.
Šī efekta radīto optisko ilūziju sauc par gravitācijas objektīvu. Tas ir dabas ekvivalents, ja kosmosā ir milzu palielināšanas objektīvs, kas izkropļo un pastiprina tālu esošo objektu gaismu. Einšteins aprakstīja gravitācijas izkliedētāju 1936. gadā publicētā rakstā. Bet viņš uzskatīja, ka efekts nav pamanāms, jo optiskās kropļojumi, ko rada priekšplāna zvaigznes, kas deformē telpu, ir pārāk mazi, lai tos varētu izmērīt ar sava laika lielākajiem teleskopiem.
Tagad, gandrīz gadsimtu vēlāk, astronomi ir apvienojuši divus jaudīgus astronomiskos aktīvus - Sloan Digital Sky Survey (SDSS) un NASA Habla kosmisko teleskopu, lai identificētu 19 jaunas “ar gravitācijas izkliedētāju” galaktikas, ievērojami papildinot aptuveni 100 iepriekš zināmos gravitācijas objektīvus. Starp šiem 19 viņi ir atraduši astoņus jaunus tā sauktos “Einšteina gredzenus”, kas, iespējams, ir elegantākā objektīva parādības izpausme. Tikai trīs šādi gredzeni iepriekš bija redzami redzamā gaismā.
Izmantojot gravitācijas objektīvu, gaismu no tālām galaktikām var novirzīt ceļā uz Zemi ar jebkura masīva objekta, kas atrodas ceļā, gravitācijas lauku. Sakarā ar to mēs redzam, ka galaktika ir izkropļota loka vai vairāku atsevišķu attēlu veidā. Kad abas galaktikas ir precīzi sakārtotas, gaisma ap priekšplāna galaktiku veido vērša acs zīmējumu, ko sauc par Einšteina gredzenu.
Jaunatklātie objektīvi nāk no notiekoša projekta ar nosaukumu Sloan Lens ACS Survey (SLACS). Astronomu komanda, kuru vadīja Ādams Boltons no Hārvarda-Smitsona astrofizikas centra Kembridžā (Masačūsetsa) un Leons Koopmans no Kapteinas Astronomijas institūta Nīderlandē, izvēlējās objektīvu kandidātus no vairākiem simtiem tūkstošu elipsveida galaktiku optisko spektru. apsekojums par Sloan Digital Sky. Pēc tam viņi apstiprinājuma iegūšanai izmantoja Habla uzlabotās aptaujas kameras asās acis.
“Lielais SDSS mērogs un Habla teleskopa attēlveidošanas kvalitāte ir pavērusi šo bezprecedenta iespēju jaunu gravitācijas objektīvu atklāšanai,” skaidroja Boltons. "Mums ir izdevies identificēt vienu no katrām 1000 galaktikām, kuras parāda šīs citas galaktikas gravitācijas objektīva pazīmes."
SLACS komanda skenēja aptuveni 200 000 galaktiku spektrus no 2 līdz 4 miljardiem gaismas gadu attālumā. Komanda meklēja skaidrus pierādījumus par emisijām no galaktikām divreiz tālāk no Zemes un tieši aiz tuvākām galaktikām. Pēc tam viņi izmantoja Habla uzlaboto kameru apsekojumiem, lai uzņemtu attēlu no 28 no šīm kandidātu objektīvu galaktikām. Pētot lokus un gredzenus, ko saražojuši 19 no šiem kandidātiem, astronomi var precīzi izmērīt priekšplāna galaktiku masu.
Papildus nepāra formu radīšanai gravitācijas izkliedēšana astronomiem dod vistiešāko tumšās vielas izplatības zondi elipsveida galaktikās. Tumšā matērija ir neredzama un eksotiska matērijas forma, kas vēl nav tieši novērota. Astronomi secina tā esamību, izmērot tā gravitācijas ietekmi. Tumšā matērija ir izplatīta galaktikās un veido lielāko daļu no Visuma masas. Meklējot tumšās matērijas galaktikās, astronomi cer gūt ieskatu galaktiku veidošanā, kurai jāsākas ap vienreizējām tumšās vielas koncentrācijām agrīnajā Visumā.
"Mūsu rezultāti norāda, ka vidēji šīm" elipsveida objektīva galaktikām "ir tāda pati īpašā masas blīvuma struktūra kā tai, kas novērota spirālveida galaktikās," turpināja Boltons. “Tas atbilst tumšās matērijas īpatsvara pieaugumam attiecībā pret zvaigznēm, kad tā virzās prom no objektīva galaktikas centra un uz tālāko ārpusi. Un, tā kā šie objektīvu ģelaktikas ir salīdzinoši spilgti, mēs varam nostiprināt šo rezultātu ar turpmākiem zemes bāzes spektroskopiskiem novērojumiem par zvaigžņu kustību objektīvos. ”
"Spēja pētīt šīs un citas gravitācijas lēcas jau tālajā vairāku miljardu gadu laikā ļauj mums tieši redzēt, vai tumšās [neredzamās] un redzamās masas sadalījums mainās līdz ar kosmisko laiku," piebilda Dr Koopmans. "Izmantojot šo informāciju, mēs varam pārbaudīt plaši izplatīto ideju, ka galaktikas veidojas no sadursmēm un mazāku galaktiku apvienošanās."
Apkārtne Sloan Digital Sky, no kuras tika izvēlēts SLACS objektīva kandidātu paraugs, tika sākta 1998. gadā ar individuāli uzbūvētu zemes teleskopu, lai izmērītu vairāk nekā 100 miljonu objektu krāsas un spilgtumu ceturtdaļai debesu un kartes. attālumi līdz miljonam galaktiku un kvazāru. "Šāda veida gravitācijas-objektīva apsekošana nebija SDSS sākotnējais mērķis, bet to padarīja iespējamu, pateicoties SDSS datu lieliskajai kvalitātei," sacīja Skots Burless no Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta Kembridžā, Masačūsetsā, SLACS komandas loceklis. un viens no SDSS veidotājiem.
“Papildu piemaksa par SDSS datu bāzes lielo izmēru ir tā, ka mēs varam izstrādāt savus meklēšanas kritērijus, lai atrastu objektīvus, kas ir vispiemērotākie konkrētiem zinātnes mērķiem,” sacīja SLACS komandas loceklis Tommaso Treu no Kalifornijas Universitātes, Santa Barbaras. . “Lai gan līdz šim par saviem mērķiem mēs esam izvēlējušies lielākās galaktikas, nākamajos apsekojuma posmos mēs mērķējam uz mazākām objektīvu galaktikām. Ir bijuši ieteikumi, ka galaktiku struktūra mainās līdz ar galaktiku lielumu. Identificējot šos retos objektus pēc pieprasījuma, mēs drīz varēsim pirmo reizi pārbaudīt, vai tas ir taisnība. ”
Pievienots SLACS komandas loceklis Leonidas Moustakas no NASA reaktīvo dzinēju laboratorijas un Kalifornijas Tehnoloģiju institūta Pasadenā, Kalifornijā: “Šie Einšteina gredzeni sniedz arī nepārspējamu palielinātu skatu uz objektīva galaktikām, ļaujot mums izpētīt zvaigznes un veidošanās vēsturi. šīs tālās galaktikas. ”
SLACS aptauja turpinās, un līdz šim komanda ir izmantojusi Hablu, lai izpētītu gandrīz 50 viņu kandidējošo objektīvu galaktiku. Paredzams, ka kopējais skaits būs vairāk nekā 100, un to vidū būs daudz vairāk jaunu objektīvu. Sākotnējie aptaujas rezultāti tiks parādīti Astrophysical Journal 2006. gada februāra numurā un divos citos dokumentos, kas iesniegti šim žurnālam.
Oriģinālais avots: Habla vietne
