Kujutise krediit: SDSS
Gravitatsiooniline lääts juhtub siis, kui kaugema objekti (näiteks kvaasari) valgust moonutab lähema objekti raskusjõud. Astronoomid on avastanud just sellise objektiivi, kus moonutused on nii suured, et neid võib põhjustada märkimisväärne hulk tumedat ainet - nähtav materjal üksi ei vastuta. Tumedat ainet ennustab selle gravitatsiooniline mõju galaktikatele ja tähtedele universumis, kuid siiani pole astronoomid päris kindlad, mis see on; kas see on lihtsalt tavaline aine, mis on Maalt vaadamiseks liiga külm, või mingi eksootiline osake.
Sloani digitaalse taeva uuringu teadlased on avastanud gravitatsiooniläätsega kvasari, millel on kõigi aegade suurim eraldusvõime, ja leidsid vastupidiselt ootustele, et teadaolevalt neli kõige kaugemat ja kõige heledamat kvasari pole gravitatsiooniläätse all.
Albert Einsteini üldrelatiivsusteooria ennustab, et massiivse keha gravitatsiooniline tõmme võib toimida läätsena, painutades ja moonutades kauge objekti valgust. Massiivne struktuur kuskil kauge kvaasari ja Maa vahel võib "läätseda" kvaasri valgust, muutes pildi oluliselt heledamaks ja tekitades ühest objektist mitu pilti.
Ajakirja NATURE 18. – 25. Detsembri väljaandes avaldatud teatises teatas Tokyo ülikooli abiturientide Naohisa Inada ja Masamune Oguri juhitud Sloan Digital Sky Survey (SDSS) meeskond, et neli lähestikku asuvat kvaasrit on tegelikult heledad ühest kvaasarist jaotati gravitatsiooniläätse abil neljaks pildiks.
Pärast esimese näite leidmist 1979. aastal on avastatud üle 80 gravitatsiooniläätsega kvasaari. Kümmekond kataloogitud läätsega kvasaari on SDSS-avastused, millest pooled on Inada ja tema meeskonna töö tulemus.
Kuid mis teeb selle viimase avastuse nii dramaatiliseks, on see, et nelja pildi vahe on kaks korda suurem kui kõigil varem teadaolevatel gravitatsiooniliselt läätsega kvasaritel. Kuni selle neljakordse läätse kvaasari avastamiseni oli gravitatsiooniläätsega kvasari suurim teadaolev eraldus 7 kaaresekundit. SDSS-i meeskonna leitud kvaas asub Leo Minor tähtkujus; see koosneb neljast kujutisest, mis on eraldatud 14,62 kaaresekundiga.
Nii suure eralduse saamiseks peab läätse tekitava aine kontsentratsioon olema eriti kõrge. Selle gravitatsiooniläätse esiplaanil on galaktikate klaster; klastriga seotud tume aine peab vastutama enneolematult suure eraldumise eest.
"Subaru 8,2-meetrise teleskoobi ja Kecki teleskoobi abil saadud täiendavad tähelepanekud kinnitasid, et see süsteem on tõepoolest gravitatsioonilääts," selgitab Inada. "Prognoositakse, et kvaasarid, mis lõhestavad seda osa gravitatsioonilise läätse abil, on väga haruldased ja seetõttu saab neid avastada ainult väga suurtes uuringutes, näiteks SDSS-is."
Oguri lisas: „Seni uuritud enam kui 30 000 SDSS-kvasarast ühe sellise laia gravitatsiooniläätse avastamine on täiesti kooskõlas teoreetiliste ootustega mudelitele, mille universumis domineerib külm tumeaine. See pakub selliste mudelite jaoks täiendavaid tugevaid tõendeid. ” (Külm tume aine moodustab erinevalt kuumast tumedast ainest tihedaid tükke, mis põhjustab sellist gravitatsiooniläätse.)
"Meie avastatud gravitatsioonilääts pakub ideaalset laboratooriumi nähtavate objektide ja nähtamatu tumeda aine vahelise seose uurimiseks universumis," selgitas Oguri.
Teises artiklis, mis avaldatakse ajakirjas Astronomical Journal 2004. aasta märtsis, kasutas Princetoni ülikooli Gordon Richardsi juhitud meeskond Hubble'i kosmoseteleskoobi kõrget lahutusvõimet, et uurida SDSS-i avastatud nelja kõige kaugemat teadaolevat kvaasrit gravitatsiooniläätsede märkide osas .
Astronoomia suurtele vahemaadele vaatamine on ajas tagasi vaadates. Neid kvaasare nähakse ajal, mil universum oli vähem kui 10 protsenti praegusest vanusest. Need kvaasarid on tohutult helendavad ja arvatakse, et neid toidavad tohutud mustad augud, mille mass on mitu miljardit korda suurem kui Päikesel. Teadlaste sõnul on tõeline mõistatus, kuidas sellised massiivsed mustad augud võisid universumis nii varakult tekkida. Kuid kui need objektid on gravitatsiooniläätse all, järeldavad SDSS-i teadlased oluliselt väiksemat heledust ja seetõttu musta augu massi, muutes nende moodustumise lihtsamaks.
„Mida kaugem on kvaasar, seda tõenäolisemalt asub galaktika selle ja vaataja vahel. Seetõttu ootasime, et kõige kaugemad kvaasarid oleksid läätsed, ”selgitas Arizona ülikooli SDSS-i teadlane Xiaohui Fan. Vastupidiselt ootustele ei näita ükski neljast aga mitut pilti, mis oleks objektiivi tunnus.
“Ainult väike osa kvaasreid on läätsega. See särav kvaasar on kauges universumis siiski väga haruldane. Kuna läätsed näivad kvaasreid heledamad ja seetõttu hõlpsamini tuvastatavad, eeldasime, et läätsed on kõige tõenäolisemad just meie kaugetest kvaasaritest, ”soovitas meeskonna liige Zoltan Haiman Columbia ülikoolist.
"Fakt, et need kvaasarid pole läätsed, ütleb, et astronoomid peavad tõsiselt võtma ideed, mille kohaselt kvasaarid moodustasid vähem kui miljard aastat pärast Suurt Pauku moodustunud Päikese massi paar miljardit korda suurema kvasaari," ütles Richards. "Otsime nüüd SDSS-is rohkem näiteid kõrgpunase nihkega kvaasaritest, et anda teoreetikutele veelgi supermassiivsemad mustad augud selgitamiseks."
Algne allikas: SDSS-i pressiteade
