Credit imagine: SDSS
Lentilarea gravitațională se întâmplă atunci când lumina de la un obiect îndepărtat, cum ar fi un quasar, este distorsionată de gravitatea unui obiect mai apropiat. Astronomii au descoperit doar o astfel de lentilă, în care distorsiunile sunt atât de mari, trebuie să fie cauzate de o cantitate semnificativă de materie întunecată - materialul vizibil singur nu ar putea fi responsabil. Materia întunecată este prevăzută de influența sa gravitațională asupra galaxiilor și stelelor din Univers, dar până acum, astronomii nu sunt cu adevărat siguri despre ce este vorba; indiferent dacă este vorba de o materie obișnuită care este prea rece pentru a fi văzută de pe Pământ sau de un fel de particule exotice.
Oamenii de știință Sloan Digital Sky Survey au descoperit un quasar gravitativ cu cea mai mare separare înregistrată vreodată și, contrar așteptărilor, au descoperit că patru dintre cele mai îndepărtate, cele mai luminoase quasare cunoscute nu sunt lentilele gravitaționale.
Teoria relativității generale a lui Albert Einstein prevede că atracția gravitațională a unui corp masiv poate acționa ca o lentilă, aplecând și distorsionând lumina unui obiect îndepărtat. O structură masivă undeva între un quasar îndepărtat și Pământ poate „lentila” lumina unui quasar, făcând imaginea substanțial mai luminoasă și producând mai multe imagini ale unui singur obiect.
Într-o lucrare publicată în ediția din 18/25 decembrie a revistei NATURE, o echipă Sloan Digital Sky Survey (SDSS), condusă de studenții absolvenți ai Universității din Tokyo, Naohisa Inada și Masamune Oguri, raportează că patru cvasi în apropiere sunt, de fapt, lumina dintr-un quasar împărțit în patru imagini prin lentile gravitaționale.
Peste 80 de cvasi cu lentile gravitaționale au fost descoperite de la primul exemplu găsit în 1979.
Dar ceea ce face această ultimă constatare atât de dramatică este faptul că separarea între cele patru imagini este de două ori mai mare decât cea a oricărui quasar cu lentilă gravitațională cunoscută anterior. Până la descoperirea acestui cvadru patru lentile, cea mai mare separare cunoscută într-un cvasar cu lentila gravitațională a fost de 7 secunde. Quasarul găsit de echipa SDSS se află în constelația Leo Minor; este format din patru imagini separate prin 14,62 arcsecunde.
Pentru a produce o separare atât de mare, concentrația de materie care dă naștere la lentile trebuie să fie deosebit de mare. Există un grup de galaxii în prim-planul acestei lentile gravitaționale; materia întunecată asociată clusterului trebuie să fie responsabilă de separarea fără precedent de mari dimensiuni.
„Observații suplimentare obținute la telescopul Subaru 8,2 metri și telescopul Keck au confirmat că acest sistem este într-adevăr o lentilă gravitațională”, explică Inada. „Quasarii împărțesc acest lucru prin analiza gravitațională sunt preconizate a fi foarte rare și, astfel, pot fi descoperite doar în sondaje foarte mari, cum ar fi SDSS.”
Oguri a adăugat: „Descoperirea unui obiectiv gravitațional atât de larg din cele peste 30.000 de quasare SDSS examinate până în prezent este perfect în concordanță cu așteptările teoretice ale modelelor în care universul este dominat de materia întunecată rece. Acest lucru oferă dovezi puternice suplimentare pentru astfel de modele. " (Materia întunecată la rece, spre deosebire de materia întunecată fierbinte, formează aglomerații strânse, genul care provoacă acest tip de lentile gravitaționale.)
„Obiectivul gravitațional pe care l-am descoperit va oferi un laborator ideal pentru a explora relația dintre obiectele vizibile și materia întunecată invizibilă din univers”, a explicat Oguri.
Într-o a doua lucrare care a fost publicată în Astronomical Journal în martie 2004, o echipă condusă de Gordon Richards de la Universitatea Princeton a folosit rezoluția înaltă a Telescopului spațial Hubble pentru a examina patru dintre cele mai îndepărtate cvasare cunoscute descoperite de SDSS pentru semne de lentile gravitaționale. .
Privirea la distanțe mari în astronomie este privirea înapoi în timp. Aceste cvasari sunt văzuți într-un moment în care universul era mai mic de 10% din vârsta sa actuală. Aceste cvasi sunt extrem de luminoase și se crede că sunt alimentate de enormele găuri negre cu mase de câteva miliarde de ori mai mari decât cele ale Soarelui. Cercetătorii au spus că este un adevărat mister cum s-ar fi putut forma astfel de găuri negre masive atât de devreme în univers. Cu toate acestea, dacă aceste obiecte sunt obiectiv gravitațional, cercetătorii SDSS ar deduce luminozități substanțial mai mici și, prin urmare, mase ale găurii negre, ceea ce facilitează explicarea formării lor.
„Cu cât este mai îndepărtat un quasar, cu atât este mai probabil o galaxie între ea și privitor. Acesta este motivul pentru care ne-am așteptat ca cele mai îndepărtate cvasi să fie analizate ”, a explicat cercetătorul SDSS Xiaohui Fan de la Universitatea din Arizona. Cu toate acestea, contrar așteptărilor, niciuna dintre cele patru nu arată niciun semn de imagini multiple care este semnul distinctiv al lentilelor.
„Doar o mică parte din cvasari sunt gravitați. Cu toate acestea, cvasarele luminoase sunt foarte rare în universul îndepărtat. Întrucât obiectivul face ca cvasarii să pară mai strălucitori și, prin urmare, să fie mai ușor de detectat, ne-am așteptat ca cele mai îndepărtate cvasarele noastre să fie cele mai probabil, ”a sugerat membrul echipei Zoltan Haiman de la Universitatea Columbia.
„Faptul că aceste cvasi nu sunt analizate spune că astronomii trebuie să ia în serios ideea care cvasarează de câteva miliarde de ori masa Soarelui formată la mai puțin de un miliard de ani după Big Bang”, a spus Richards. „Căutăm acum mai multe exemple de quasare de tip redshift în SDSS, pentru a le oferi teoreticienilor și mai multe găuri negre super-masive pentru a explica.”
Sursa originală: Comunicat de știri SDSS
