Credit imagine: ESO
Astronomii de la Observatorul European din Sud au descoperit o lentilă gravitațională „inelă Einstein” foarte rară, unde lumina dintr-un quasar îndepărtat este deformată și mărită de gravitatea unei galaxii mai apropiate. Cele două obiecte sunt atât de strâns aliniate încât imaginea cvasarului formează un inel în jurul galaxiei, din punctul nostru de vedere aici de pe Pământ. Cu măsurători atente, echipa a reușit să stabilească că cvasarul este la 6,3 miliarde de ani lumină distanță, iar galaxia este la doar 3,5 miliarde de ani-lumină distanță, ceea ce o face cea mai apropiată lentilă gravitațională descoperită vreodată.
Folosind telescopul de 3,6 m ESO de la La Silla (Chile), o echipă internațională de astronomi [1] a descoperit un miraj cosmic complex în Craterul constelației de sud (Cupa). Acest sistem „lentile gravitaționale” constă din (cel puțin) patru imagini ale aceluiași quasar, precum și o imagine în formă de inel a galaxiei în care rezidă cvasarul - cunoscut sub numele de „inel Einstein”. Galaxia cu lentile mai apropiate care provoacă această iluzie optică intrigantă este, de asemenea, bine vizibilă.
Echipa a obținut spectre ale acestor obiecte cu noua cameră EMMI montată pe telescopul de tehnologie (NTT) de 3,5 m ESO, de asemenea la observatorul La Silla. Ei descoperă că cvasarul lentilat [2] este situat la o distanță de 6.300 de milioane de ani-lumină („redshift” -ul său este z = 0.66 [3]), în timp ce galaxia eliptică a lentilelor se află la jumătatea distanței dintre cvasar și noi, la o distanță. de 3.500 de milioane de ani-lumină (z = 0,3).
Sistemul a fost desemnat RXS J1131-1231 - este cel mai apropiat quasar cu lentilă gravitațională descoperit până acum.
Mirajuri cosmice
Principiul fizic din spatele unei „lentile gravitaționale” (cunoscut și sub numele de „miraj cosmic”) este cunoscut încă din 1916 ca urmare a Teoriei Relativității Generale a lui Albert Einstein. Câmpul gravitațional al unui obiect masiv curbește geometria locală a Universului, astfel încât razele de lumină care trec în apropierea obiectului sunt îndoite (ca o „linie dreaptă” pe suprafața Pământului este curbată neapărat din cauza curburii suprafeței Pământului) .
Acest efect a fost observat pentru prima dată de astronomii în 1919 în timpul unei eclipse solare totale. Măsurările exacte de poziție ale stelelor văzute pe cerul întunecat în apropierea Soarelui eclipsat au indicat o deplasare aparentă în direcția opusă Soarelui, cam așa cum prevedea teoria lui Einstein. Efectul se datorează atracției gravitaționale a fotonilor stelari atunci când trec în apropierea Soarelui în drum spre noi. Aceasta a fost o confirmare directă a unui fenomen cu totul nou și a reprezentat o etapă în fizică.
În anii 1930, astronomul Fritz Zwicky (1898 - 1974), de naționalitate elvețiană și care lucrează la Observatorul Mount Wilson din California, și-a dat seama că același efect se poate întâmpla și cu mult în spațiul în care galaxiile și grupurile mari de galaxii pot fi suficient de compacte și masive. pentru a îndoi lumina de obiecte și mai îndepărtate. Cu toate acestea, abia în cinci decenii, în 1979, ideile sale au fost confirmate observațional atunci când a fost descoperit primul exemplu de miraj cosmic (ca două imagini ale aceluiași quasar îndepărtat).
Mirajurile cosmice sunt în general văzute ca imagini multiple ale unui singur quasar [2], luminate de o galaxie situată între cvasar și noi. Numărul și forma imaginilor cvasarului depinde de pozițiile relative ale cvasarului, galaxiei de lentilare și de noi. Mai mult, dacă alinierea ar fi perfectă, am vedea și o imagine în formă de inel în jurul obiectului de lentilare. Astfel de „inele Einstein” sunt foarte rare și au fost observate doar în foarte puține cazuri.
Un alt interes deosebit al efectului gravitational al detectării este că nu poate rezulta doar imagini duble sau multiple ale aceluiași obiect, dar și faptul că luminozitatea acestor imagini crește semnificativ, la fel cum se întâmplă cu un obiectiv optic obișnuit. Galaxiile îndepărtate și grupurile de galaxii pot acționa astfel ca „telescoape naturale” care ne permit să observăm obiecte mai îndepărtate care, altfel, ar fi fost prea slabe pentru a fi detectate cu telescoape astronomice disponibile în prezent.
Tehnicile de ascuțire a imaginilor rezolvă mai bine mirajul cosmic
O nouă lentilă gravitațională, desemnată RXS J1131-1231, a fost descoperită în mod serendipitous în mai 2002 de Dominique Sluse, apoi doctorand la ESO în Chile, în timp ce inspecta imagini quasar luate cu telescopul de 3,6 m ESO la Observatorul La Silla. Descoperirea acestui sistem a profitat de condițiile bune de observare care predominau la momentul observațiilor. Dintr-o simplă inspecție vizuală a acestor imagini, Sluse a concluzionat provizoriu că sistemul avea patru stele (imaginile cu cvasar lentilate) și o componentă difuză (galaxia cu lentile).
Datorită separației foarte mici între componente, de ordinul unui arc secund sau mai puțin, și a efectului inevitabil de „estompare” cauzat de turbulența în atmosfera terestră („văzând”), astronomii au folosit programe sofisticate de ascuțire a imaginii pentru a produce mai mare -imagini de rezolvare pe care ar putea fi apoi efectuate măsurători precise de luminozitate și poziție (vezi și ESO PR 09/97). Această tehnică așa-numită „deconvoluție” face posibilă vizualizarea mult mai bună a acestui sistem complex și, în special, confirmarea și redarea mai vizibilă a inelului Einstein asociat, cf. PR PR 20a / 03.
Identificarea sursei și a obiectivului
Echipa de astronomi [1] a folosit apoi Telescopul de tehnologie (3,5T m) ESO la La Silla pentru a obține spectre ale componentelor individuale ale imaginii ale acestui sistem de lentile. Acest lucru este imperativ deoarece, la fel ca amprentele umane, spectrele permit identificarea fără ambiguitate a obiectelor observate.
Cu toate acestea, aceasta nu este o sarcină ușoară, deoarece imaginile diferite ale mirajului cosmic sunt situate foarte aproape unele de altele pe cer și sunt necesare cele mai bune condiții posibile pentru a obține spectre curate și bine separate. Cu toate acestea, calitatea optică excelentă a NTT combinată cu condiții de vizibilitate rezonabile (aproximativ 0,7 arcsecond) au permis astronomilor să detecteze „amprentele spectrale” atât ale sursei, cât și ale obiectului care acționează ca lentilă, cf. ESO PR Foto 20b / 03.
Evaluarea spectrelor a arătat că sursa de fundal este un quasar cu redshift de z = 0,66 [3], ceea ce corespunde unei distanțe de aproximativ 6.300 de milioane de ani-lumină. Lumina de la acest quasar este luminată de o galaxie eliptică masivă cu un redshift z = 0,3, adică la o distanță de 3.500 de milioane de ani-lumină sau aproximativ la jumătatea distanței dintre cvasar și noi. Este cel mai apropiat quasar cu lentile gravitaționale cunoscute până în prezent.
Datorită geometriei specifice a lentilei și a poziției galaxiei de lentilare, este posibil să se arate că lumina de la galaxia extinsă în care este amplasat quasarul trebuie să fie și ea lentilată și să devină vizibilă ca imagine în formă de inel. Că acesta este într-adevăr cazul demonstrat de PR Photo 20a / 03, care arată clar prezența unui astfel de „inel Einstein”, care înconjoară imaginea galaxiei cu lentile mai apropiate.
Micro-lentile în lentile macro?
Configurația particulară a imaginilor individuale cu lentile observate în acest sistem le-a permis astronomilor să producă un model detaliat al sistemului. Din aceasta, ei pot face apoi predicții despre luminozitatea relativă a diferitelor imagini cu lentile.
Oarecum pe neașteptate, ei au descoperit că luminozitățile prognozate ale celor trei cele mai strălucitoare imagini asemănătoare cu stea ale cvasarului nu sunt de acord cu cele observate - una dintre ele se dovedește a fi o magnitudine (adică un factor de 2,5) mai strălucitoare decât se aștepta . Această predicție nu pune în discuție Relativitatea generală, dar sugerează că un alt efect este în lucru în acest sistem.
Ipoteza avansată de echipă este aceea că una dintre imagini este supusă „microlensării”. Acest efect este de aceeași natură ca mirajul cosmic - se formează mai multe imagini amplificate ale obiectului - dar în acest caz, o deviere suplimentară de raze de lumină este cauzată de o singură stea (sau de mai multe stele) din galaxia cu lentile. Rezultatul este că există imagini suplimentare (nerezolvate) ale quasarului în una dintre imaginile cu lentile macro.
Rezultatul este o „amplificare excesivă” a acestei imagini particulare. Dacă acest lucru este într-adevăr, va fi testat în curând prin intermediul noilor observații ale acestui sistem de lentile gravitaționale cu telescopul foarte mare ESO (VLT) de la Paranal (Chile) și, de asemenea, cu observatorul radio Very Large Array (VLA) din New Mexico (SUA ).
perspectivă
Până acum, au fost descoperite 62 de quasare cu imagini multiple, în majoritatea cazurilor prezentând 2 sau 4 imagini ale aceluiași quasar. Prezența imaginilor alungite ale cvasarului și, în special, ale imaginilor asemănătoare cu inelul este adesea observată la lungimile de undă radio. Totuși, acesta rămâne un fenomen rar în domeniul optic - doar patru astfel de sisteme au fost imaginate de telecope optice / infraroșu până în prezent.
Sistemul complex și relativ luminos RXS J1131-1231 descoperit acum este un laborator astrofizic unic. Caracteristicile sale rare (de exemplu, luminozitatea, prezența unei imagini în formă de inel, redshift mic, emisii de raze X și radio, lentile vizibile, ...) vor permite astăzi astronomilor să studieze proprietățile galaxiei de lentilizare, inclusiv conținutul său stelar, structura și distribuția de masă în detaliu și pentru a analiza morfologia sursei. Aceste studii vor folosi noi observații care sunt obținute în prezent cu VLT la Paranal, cu interferometrul radio VLA în New Mexico și cu Telescopul spațial Hubble.
Mai multe informatii
Cercetarea descrisă în acest comunicat de presă este prezentată într-o scrisoare către redactor, care va fi curând apărută în revista profesională europeană Astronomy & Astrophysics („Un quasar quadruplic imagistic cu un candidat optic pentru inelul Einstein: 1RXS J113155.4-123155”, de Dominique Sluse și colab.).
Mai multe informații despre lentile gravitaționale și despre acest grup de cercetare pot fi găsite și pe adresa URL: http://www.astro.ulg.ac.be/GRech/AEOS/.
notițe
[1]: Echipa este formată din Dominique Sluse, Damien Hutsem? Kers și Thodori Nakos (ESO și Institut d'Astrophysique et de G? Ophysique de l'Universit? De Li? Ge - IAGL), Jean-Fran? Ois Claeskens , Fr. D? Ric Courbin, Christophe Jean și Jean Surdej (IAGL), Malvina Billeres (ESO) și Sergiy Khmil (Observatorul Astronomic al Universității Șevchentko).
[2]: Quasarii sunt galaxii deosebit de active, ale căror centre emit cantități prodigioase de energie și particule energetice. Se crede că aceștia găzduiesc o gaură neagră masivă în centrul lor și că energia este produsă atunci când materia înconjurătoare cade în această gaură neagră. Acest tip de obiect a fost descoperit pentru prima dată în 1963 de astronomul olandez-american Maarten Schmidt la Observatorul Palomar (California, SUA), iar numele se referă la apariția lor „asemănătoare cu stea” pe imaginile obținute la acea vreme.
[3]: În astronomie, „redshift” indică fracția prin care liniile din spectrul unui obiect sunt deplasate către lungimi de undă mai lungi. Deoarece redshift-ul unui obiect cosmologic crește cu distanța, redshift-ul observat al unei galaxii îndepărtate oferă, de asemenea, o estimare a distanței sale.
Sursa originală: Comunicat de știri ESO
