Einsteini rõnga gravitatsioonilääts: SDSS J163028.15 + 452036,2. Pildikrediit: Hubble. Pilt suuremalt
Kuna Albert Einstein töötas oma üldrelatiivsusteooria välja peaaegu sajand tagasi, tegi ta ettepaneku, et massiivsetest objektidest eralduv gravitatsiooniväli võib ruumi märkimisväärselt väänata ja valgust suunata.
Selle efekti poolt loodud optilist illusiooni nimetatakse gravitatsiooniläätseks. See on looduse jaoks samaväärne kui hiiglasliku suurendusega läätse olemasolu kosmoses, mis moonutab ja võimendab kaugemate objektide valgust. Einstein kirjeldas gravitatsioonilist läätset 1936. aastal ilmunud artiklis. Kuid tema arvates oli see efekt tähelepandamatu, kuna kosmoses liikuvate esiplaanitähtede tekitatud optilised moonutused olid liiga väikesed, et tema aja suurimad teleskoobid seda mõõta saaksid.
Nüüd, peaaegu sajand hiljem, on astronoomid ühendanud kaks võimsat astronoomilist vara - Sloani digitaalse taeva uuringu (SDSS) ja NASA Hubble'i kosmoseteleskoobi -, et tuvastada 19 uut “gravitatsiooniläätsega” galaktikat, lisades oluliselt varem tuntud 100 gravitatsiooniläätsele. Nende 19 hulgast on nad leidnud kaheksa uut niinimetatud “Einsteini rõngast”, mis on ehk läätsede nähtuse kõige elegantsem ilming. Ainult kolme sellist rõngast oli varem nähtava valguse käes nähtud.
Gravitatsiooniläätsede abil saab kaugetest galaktikatest tulevat valgust suunata Maale ükskõik millise sellel teel asuva massiivse objekti gravitatsioonivälja abil. Seetõttu näeme galaktikat moonutatuna kaareks või mitmeks eraldi pildiks. Kui mõlemad galaktikad on täpselt üles joondatud, moodustab valgus esiplaanil oleva galaktika ümber härjasilma mustri, mida nimetatakse Einsteini rõngaks.
Äsja avastatud objektiivid pärinevad käimasolevast projektist nimega Sloan Lens ACS Survey (SLACS). Astronoomide meeskond eesotsas Adam Boltoniga Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskusest Cambridge'is Massachustses ja Leon Koopmans Hollandi Kapteyni astronoomiainstituudist valisid objektiivi kandidaadid mitmesaja tuhande elliptiliste galaktikate optiliste spektrite hulgast. Sloani digitaalse taeva uuring. Seejärel kasutasid nad kinnituse saamiseks Hubble'i edasijõudnutele mõeldud kaamera teravaid silmi.
"SDSS-i ulatuslik ulatus koos Hubble'i teleskoobi pildikvaliteediga on avanud selle enneolematu võimaluse uute gravitatsiooniläätsede avastamiseks," selgitas Bolton. "Meil on õnnestunud tuvastada üks igast 1000 galaktikast, millel on need teise galaktika gravitatsioonilise läätse nähud."
SLACSi meeskond skaneeris umbes 200 000 galaktika spektrit 2–4 miljardi valgusaasta kaugusel. Meeskond otsis selgeid tõendeid galaktikatest eralduvate heitmete kohta Maast kaks korda kaugemal ja otse lähemate galaktikate taga. Seejärel kasutasid nad Hubble'i täpsustatud kaamerat uuringute jaoks, et teha pilte nendest kandidaatide läätsegalaktikatest 28. Uurides 19 kandidaadi toodetud kaare ja rõngaid, saavad astronoomid täpselt mõõta esiplaanil asuvate galaktikate massi.
Lisaks veidratele kujunditele annab gravitatsiooniline lääts astronoomidele otseseima sondi tumeaine jaotumiseks elliptilistes galaktikates. Tume mateeria on nähtamatu ja eksootiline mateeria vorm, mida pole veel otseselt täheldatud. Astronoomid järeldavad selle olemasolu gravitatsioonilise mõju mõõtmise teel. Tume aine on galaktikates levinud ja moodustab suurema osa universumi kogumassist. Otsides galaktikates tumedat ainet, loodavad astronoomid saada ülevaate galaktikate moodustumisest, mis pidi algama varases universumis esinevate tumeainete kontsentratsioonide ümber.
"Meie tulemused näitavad, et keskmiselt on neil" elliptilistel läätsega galaktikatel "sama eriline massitiheduse struktuur kui spiraalsetes galaktikates," jätkas Bolton. “See vastab tumeda aine osakaalu suurenemisele tähtede suhtes, kui üks liigub läätsega galaktika keskpunktist madalamasse serva. Ja kuna need läätsede gelaksid on suhteliselt eredad, saame selle tulemuse tahkestada objektiivide täheliigutuste maapealsete spektroskoopiliste vaatluste edasiste vaatlustega. ”
"Võimalus neid ja teisi gravitatsiooniläätsi uurida juba mitme miljardi aasta tagant võimaldab meil vahetult näha, kas tumeda [nähtamatu] ja nähtava massi jaotumine muutub kosmilise ajaga," lisas dr Koopmans. "Selle teabe abil saame katsetada üldtunnustatud ideed, et galaktikad tekivad väiksemate galaktikate kokkupõrgetest ja ühinemistest."
Sloani digitaalse taeva uuringut, mille hulgast valiti SLACS-i objektiivikandidaadi proov, alustati 1998. aastal eritellimusel ehitatud maapealse teleskoobiga, et mõõta enam kui 100 miljoni objekti värve ja heledust veerandi taeva ja kaardi ulatuses. kaugused miljonist galaktikast ja kvaasarist. "Seda tüüpi gravitatsiooniläätse uuring polnud SDSSi algne eesmärk, vaid selle tegi võimalikuks SDSS-i andmete suurepärane kvaliteet," ütles SLACS-i meeskonna liige Scott Burles Massachusettsi tehnoloogiainstituudist Cambridge'is Massachustses. ja üks SDSS-i loojatest.
"SDSS-i andmebaasi suure lisaboonus on see, et saame kujundada oma otsingukriteeriumid nii, et leida objektiivid, mis sobivad kõige paremini konkreetseteks teaduseesmärkideks," ütles SLACS-i meeskonna liige Tommaso Treu California ülikoolist, Santa Barbara . „Kui siiani oleme sihiks valinud suurimad galaktikad, siis järgmistes uuringufaasides oleme suunatud väiksematele läätsegalaktikatele. On olnud ettepanekuid, et galaktikate struktuur muutub galaktikate suurusega. Kui tuvastate need haruldased objektid nõudmisel, saame varsti esimest korda testida, kas see vastab tõele. "
Lisatud SLACS-i meeskonna liige Leonidas Moustakas NASA reaktiivmootorite laboratooriumist ja California tehnoloogiainstituudist Pasadenas, Californias: “Need Einsteini rõngad annavad ka läätsega galaktikatest enneolematu suurenenud vaate, võimaldades meil uurida tähti ja nende tekkelugu. need kauged galaktikad. ”
SLACS-i uuring jätkub ja siiani on meeskond kasutanud Hubble'i peaaegu 50 kandidaadi läätsegalaktika uurimiseks. Arvatakse, et koguarv on üle 100, nende hulgas on palju rohkem uusi objektiive. Uuringu esialgsed järeldused avaldatakse Astrophysical Journali 2006. aasta veebruari numbris ja kahes muus nimetatud ajakirjale saadetud dokumendis.
Algne allikas: Hubblesite'i pressiteade
