Niemal idealna soczewka grawitacyjna „Pierścień Einsteina”. Źródło zdjęcia: ESO / VLT. Kliknij, aby powiększyć.
To rok Einsteina. Sto lat temu mało znany szwajcarski urzędnik patentowy we wczesnych latach kariery naukowej stanął w obliczu szeregu paradoksów związanych z czasem i przestrzenią, energią i materią. Obdarzony głęboką intuicją i silną wyobraźnią Albert A. Einstein wyszedł z niejasności, aby przedstawić zupełnie nowy sposób patrzenia na zjawisko naturalne. Einstein pokazał nam, że cały czas ma niewiele wspólnego z zegarami, energia ma mniej wspólnego z ilością, a więcej z jakością, przestrzeń to nie tylko? Duże kwadratowe pudełko do umieszczenia rzeczy ”, materia i energia były dwiema stronami ta sama kosmiczna moneta i grawitacja wywarły głęboki wpływ na wszystko - światło, materię, czas i przestrzeń.
Czy dzisiaj korzystamy z tych wszystkich zasad? ogłoszone sto lat temu - aby zbadać najodleglejsze rzeczy we Wszechświecie. Dzięki badaniom Einsteina nad efektem fotoelektrycznym rozumiemy teraz, dlaczego światło nie jest ciągłe, ale dziwnie wypełnione ciemnymi i jasnymi liniami, które mówią nam, kiedy to światło zostało wyemitowane, co go wyemitowało. i rodzaje rzeczy, które dotykają go podczas podróży. Dzięki wglądowi Einsteina w konwersję masy i energii rozumiemy teraz, w jaki sposób odległe słońca oświetlają kosmos i jak potężne pola magnetyczne pobudzają cząstki do niesamowitych prędkości, by później rozbić się na ziemskiej atmosferze. A ponieważ rozumie się, że grawitacja ma teraz wpływ na wszystko, nauczyliśmy się, jak odległe obiekty mogą wychwytywać i skupiać światło z jeszcze bardziej odległych obiektów.
Chociaż musimy jeszcze znaleźć absolutnie idealny przykład soczewkowania grawitacyjnego we Wszechświecie, dziś jesteśmy znacznie bliżej tego ideału. W artykule zatytułowanym „Odkrycie pierścienia Einsteina z wysokim przesunięciem czerwieni”, opublikowanym 27 kwietnia 2005 r., Remi Cabanac z Teleskopu Kanada-Francja-Hawaje na Hawajach i współpracownicy „donosi o odkryciu częściowego pierścienia Einsteina… wyprodukowanego przez masywny ( i pozornie odizolowana) galaktyka eliptyczna. ” Przed tym znaleziskiem najbardziej kompletny odkryty pierścień Einsteina został udokumentowany w 1996 r. Przez S.J. Warren z Imperial College w Londynie. Pierścień ten - także jeden z niewielu widocznych w świetle optycznym - ma obwód nieco mniejszy niż półkole (170 stopni).
Remi Cabanac wyjaśnił, że „odkrył system podczas obserwacji w bardzo dużym teleskopie Europejskiego Obserwatorium Południowego w Chile za pomocą spektrografu o nazwie FORS1”. Remi mówi, że wypełniał swoje obowiązki jako astronom usługowy, „obserwując Helmuta Jerjena (współautora artykułu) wykonującego głębokie obrazowanie pobliskich galaktyk karłowatych na obrzeżach znanej pobliskiej gromady galaktyk na Fornax”. Remi kontynuował, że jego „oko przyciąga bardzo nietypowy jasny łuk na północnym zachodzie pola. Wiedziałem, że to było coś niesamowitego, ponieważ łuki soczewkowania są zwykle bardzo słabe, a ja obserwowałem w czerwonym pasku, podczas gdy łuki są zwykle niebieskawe . ”
Aby potwierdzić swoje podejrzenia dotyczące nowego odkrycia, Remi „poszedł do astronomicznej bazy danych, ale nic nie istniało pod współrzędnymi”. Później Remi skonsultował się z „Chrisem Lidmanem (innym współautorem i ekspertem od obiektywów) i pokazał mu obraz. Na początku nie mógł uwierzyć, że to soczewka, ponieważ była tak jasna i rzucająca się w oczy, Chris pomyślał, że może to być artefakt na zdjęciu ”. Dzięki wsparciu Chrisa Remi „zastosował się do obserwacji spektroskopowych i zdał sobie sprawę, że była to zarówno prawdziwa soczewka grawitacyjna, jak i bardzo znaczące odkrycie, ponieważ źródło tła było silnie wzmocnione i bardzo odległe”.
Według artykułu pierścień zapisuje okrąg w kształcie litery C o 270 stopniach w prawie całkowitym obwodzie o pozornym promieniu nieco większym niż 1 3/4 sekundy łukowej - mniej więcej wielkości wirtualnego obrazu gwiazdy widzianego przy duża moc przez mały teleskop amatorski. Galaktyka soczewkowa jest gigantyczną eliptyczną podobną do M87 w gromadzie Panna-Koma. Soczewka leży w odległości około 7 miliardów lat świetlnych w kierunku gwiazdozbioru Fornax (widoczna z cieplejszej umiarkowanej półkuli północnej i południowej półkuli). Galaktyka źródłowa ma przesunięcie ku czerwieni o 3,77 - sugerując recesywną odległość około 11 BLY. Galaktyka źródłowa i soczewkowa otrzymały oznaczenie FOR J0332-3557 3h32m59s, -35d57m51s i leżą w pobliżu gromady galaktyk Fornax - ale znacznie dalej pod względem realnej przestrzeni.
To, co czyni to odkrycie tak interesującym astronomicznie, to fakt, że galaktyka soczewki jest bardzo masywna, znajduje się w okresie spoczynku gwiazd, leży w tak dużej odległości od Ziemi i może być izolowana od innych galaktyk gromadowych ustawienia przestrzenne. Tymczasem galaktyka źródłowa jest znacznie jaśniejsza (o jedną bezwzględną jasność gwiazdową) niż inne galaktyki Lymana (galaktyki, które przesuwają na czerwono Lyman Breaka przy 912 angstremach do widocznej części widma), ma słabe spektrum linii emisyjnych, a ostatnio miało ukończył cykl szybkich narodzin gwiazd („wybuch gwiazdy”). Wszystkie te czynniki łącznie oznaczają, że FOR J0332 może dostarczyć bogactwa danych dotyczących powstawania galaktyk przed obecną inflacyjną epoką Wszechświata.
Według zespołu naukowego, „jednym z kluczowych zagadnień w tworzeniu galaktyk w ramach obecnych struktur formowania struktury LCDM (Lambda Cold Dark Matter) jest historia masowego montażu galaktyk aureolowych”. Obecne myślenie polega na tym, że galaktyki gromadzą masę halo - to wielkie sferyczne wybrzuszenie materii o niskiej jasności otaczającej rdzenie galaktyczne - zanim zacznie się formowanie gwiazd. Jednym ze sposobów na zbadanie tego pomysłu jest określenie, w jaki sposób stosunek masy do światła zmienia się w czasie w miarę ewolucji galaktyk . Ale aby to zrobić, musisz zbadać masy i jasność tak wielu galaktyk, jak to możliwe, różnych typów, w jak najszerszym zakresie przestrzeni i czasu.
Odkrycie FOR J0332 - i trzech innych częściowych obiektów pierścienia Einsteina - pomaga astronomom poprzez dodanie przykładów galaktyk normalnie niewykrywalnych na duże odległości. Z artykułu „Różne głębokie badania ujawniły różne populacje galaktyk, ale kryteria selekcji dały wyniki w próbkach: próbki wybrane w UV i wąskopasmowe są wrażliwe na galaktyki aktywnie tworzące gwiazdy i tendencyjne w stosunku do cichych, ewoluujących układów podczas submilimetrowych badania w bliskiej podczerwieni wybierają odpowiednio zakurzone galaktyki gwiazdowe i bardzo czerwone galaktyki. ”
Jakie wnioski możemy wyciągnąć na podstawie tego odkrycia?
Remi podkreśla znaczenie tego odkrycia, mówiąc: „Źródłem wzmacnianym przez soczewkę jest galaktyka o najjaśniejszej widocznej jasności, jaką kiedykolwiek odkryto w takiej odległości. Dostarczy nam unikalnych informacji na temat warunków fizycznych panujących w ośrodku międzygwiezdnym, gdy wszechświat miał zaledwie 12% swojego obecnego wieku. Kształt źródła jest również bardzo ważny, ponieważ daje ilość masy wewnątrz soczewki przy przesunięciu ku czerwieni z = 1. Przy tak dużym przesunięciu ku czerwieni odkryto tylko garść pierścieni Einsteina. Zapewni to ważny pomiar tego, jak eliptyczna masa galaktyki ewoluowała w czasie. ”
Wpisany przez Jeff Barbour
