Czasami zdarza się przypadkowe wyrównanie - w odległym wszechświecie, gdzie obiekty są oddzielone niewyobrażalnymi odległościami mierzonymi w miliardach lat świetlnych - gdy gromada galaktyk na pierwszym planie przecina światło z jeszcze bardziej odległego obiektu. Skojarzenie odgrywa wizualne sztuczki, w których gromada galaktyk działa jak soczewka, zdając się powiększać i zginać odległe światło.
Rzadkie kosmiczne ułożenie może ukazać odległy wszechświat. Astronomowie natknęli się na niespodziankę: wykryli najdalsze jak dotąd kosmiczne szkło powiększające.
Widziana powyżej, jak wyglądała 9,6 miliarda lat temu, ta eliptyczna galaktyka potworów bije poprzedniego rekordzistę o 200 milionów lat świetlnych. Zagina, zniekształca i powiększa odległą galaktykę spiralną, której światło dotarło na Ziemię 10,7 miliarda lat.
„Kiedy patrzysz ponad 9 miliardów lat temu we wczesnym wszechświecie, nie spodziewasz się wcale tego rodzaju soczewkowania galaktyk-galaktyk” - powiedział główny badacz Kim-Vy Tran z Texas A&M University w komunikacie prasowym Hubble'a.
„Wyobraź sobie, że trzymasz szkło powiększające blisko siebie, a następnie przesuwasz je znacznie dalej. Kiedy patrzysz przez szkło powiększające trzymane na odległość ramienia, szanse, że zobaczysz powiększony obiekt są duże. Ale jeśli przesuniesz lupę po pokoju, Twoje szanse na zobaczenie lupy prawie idealnie wyrównanej z innym obiektem poza nią zmniejszą się. ”
Zespół badał powstawanie gwiazd na podstawie danych zebranych przez Obserwatorium W. M. Kecka na Hawajach, kiedy natrafili na silne wykrycie gorącego gazu wodorowego, który wydawał się powstawać z masywnej, jasnej galaktyki eliptycznej. Uderzyło to drużynę jako dziwne. Gorący wodór jest wyraźnym znakiem narodzin gwiazd, ale został wykryty w galaktyce, która wyglądała na zdecydowanie za starą, by tworzyć nowe gwiazdy.
„Byłem bardzo zaskoczony i zmartwiony” - przypomniał sobie Tran. „Myślałem, że popełniliśmy duży błąd w naszych obserwacjach”.
Tak więc Tran przekopał zarchiwizowane obrazy Hubble'a, które ujawniły rozmazany, niebieski obiekt obok większego eliptycznego. Była to wyraźna sygnatura soczewki grawitacyjnej.
„Odkryliśmy, że światło z galaktyki soczewkowej i galaktyki tła zostało zmieszane z danymi naziemnymi, co nas myliło” - powiedziała współautorka Ivelina Momcheva z Uniwersytetu Yale. „Dane spektroskopowe Kecka wskazywały, że dzieje się tutaj coś ciekawego, ale tylko dzięki spektroskopii wysokiej rozdzielczości Hubble'a byliśmy w stanie oddzielić galaktykę soczewkową od bardziej odległej galaktyki tła i ustalić, że obie były w różnych odległościach. Dane Hubble'a ujawniły także charakterystyczny wygląd systemu, z soczewką pierwszego planu pośrodku, otoczoną jasnym łukiem po jednej stronie i słabą plamą po drugiej - oba zniekształcone obrazy galaktyki tła. Potrzebowaliśmy kombinacji obrazowania i spektroskopii, aby rozwiązać zagadkę. ”
Mierząc natężenie światła galaktyki w tle, zespół był w stanie zmierzyć całkowitą masę galaktyki olbrzymiej. W sumie waży 180 miliardów razy więcej niż nasze Słońce. Chociaż może się to wydawać duże, w rzeczywistości waży cztery razy mniej niż galaktyka Drogi Mlecznej.
„Istnieją setki galaktyk soczewkowych, o których wiemy, ale prawie wszystkie z nich są względnie blisko, pod względem kosmicznym”, powiedział główny autor Kenneth Wong z Academia Sinica Institute of Astronomy & Astrophysics. „Znalezienie soczewki tak daleko jak ta jest bardzo szczególnym odkryciem, ponieważ możemy dowiedzieć się o zawartości ciemnej materii w galaktykach w odległej przeszłości. Porównując naszą analizę tej galaktyki soczewkowej do soczewek znajdujących się w pobliżu, możemy zacząć rozumieć, w jaki sposób zawartość ciemnej materii ewoluowała w czasie. ”
Co ciekawe, galaktyka soczewkowa ma niedowagę pod względem zawartości ciemnej materii. W przeszłości astronomowie zakładali, że ciemna materia i normalna materia gromadzą się równomiernie w galaktyce w czasie. Ale ta galaktyka sugeruje, że tak nie jest.
Wyniki zespołu ukazały się w numerze Astrophysical Journal Letters z 10 lipca i są dostępne online.
