Credit imagine: Hubble
Galaxia spirală PGC 69457 este situată lângă limita constelațiilor de cădere Pegasus și Vărsător la aproximativ 3 grade sud de a treia magnitudine Theta Pegasi - dar nu săpați acel refractor de 60 mm pentru a-l căuta. Galaxia este de fapt la aproximativ 400 de milioane de ani lumină distanță și are o luminozitate aparentă de magnitudine 14,5. Așadar, toamna viitoare poate fi un moment bun pentru a vă conecta cu acel prieten „astro-nut” al vostru, care se îndreaptă întotdeauna în apusul soarelui pentru a se îndepărta de luminile orașului, care poartă un instrument amator mai mare, mult mai mare ...
Dar există o mulțime de galaxii de magnitudine a 14-a pe cer - ce face PGC 69457 atât de special?
Pentru început, majoritatea galaxiilor nu „blochează” vederea unui quasar și mai îndepărtat (QSO2237 + 0305). Și dacă există alții, puțini au doar distribuția corectă a corpurilor de înaltă densitate necesare pentru ca lumina să se „îndoaie” într-un mod în care un obiect altfel invizibil să fie vizibil. Cu PGC 69457 veți obține nu o singură - ci patru - vizualizări separate de magnitudinea a 17-a a aceluiași quasar, pentru a crea probleme cu un tub doboșan de 20 inch. Merita? (Puteți spune „să-i cuadrupleți plăcerea de a observa”?)
Dar fenomenul din spatele unei astfel de concepții este și mai interesant pentru astronomii profesioniști. Ce putem învăța dintr-un efect atât de unic?
Teoria este deja bine stabilită - Albert Einstein a prezis-o în „teoria generală a relativității” din 1915. Ideea de bază a lui Einstein a fost aceea că un observator aflat în curs de accelerație și un staționar într-un câmp gravitațional nu poate spune diferența dintre cei doi pe „greutatea lor”. “. Explorând această idee la maxim, a devenit clar că nu numai că materia, dar și lumina (în ciuda faptului că nu sunt masive) suferă același tip de confuzie. Din această cauză, lumina care se apropie de un câmp gravitațional într-un unghi este „accelerată spre” sursa gravitației - dar, deoarece viteza luminii este constantă, astfel de accelerație are efect doar pe calea și lungimea de undă a luminii - nu în viteza reală.
Lansarea gravitațională în sine a fost detectată pentru prima dată în timpul eclipsei solare totale din 1919. Aceasta a fost văzută ca o ușoară deplasare în pozițiile stelelor de lângă corona Soarelui, capturată pe plăci fotografice. Din cauza acestei observații, știm acum că nu aveți nevoie de lentile pentru a îndoi lumina - sau chiar de apă pentru a refracta imaginea acelor Koi care înoată în iaz. Lumina asemănătoare are calea cea mai mică de rezistență și asta înseamnă urmarea curbei gravitaționale a spațiului, precum și curba optică a unui obiectiv. Lumina de la QSO2237 + 0305 face doar ceea ce vine în mod natural, parcurgând contururile „spațiului-timp”, arcuind în jurul stelelor dense care se află de-a lungul liniei de vedere de la o sursă îndepărtată, printr-o galaxie mai vecină. Lucrul cu adevărat interesant despre Crucea lui Einstein se rezumă la ceea ce ne spune despre toate masele implicate - cele din galaxia care refractă lumina și cea mare din inima cvasarului care o sursă.
În lucrarea lor „Reconstrucția curbelor ușoare microlensante ale Crucii Einstein”, astrofizicistul coreean Dong-Wook Lee (et al) al Universității Sejong în asociere cu astrofizicianul belgian J. Surdez (et al) al Universității din Liege, a găsit dovezi ale Discul de acreție care înconjoară gaura neagră din Quasar QSO2237 + 0305. Cum este posibil un astfel de lucru la distanțele implicate?
Lentilele, în general, „colectează și focalizează lumina” și acele „lentile gravitaționale” (Lee, în prezent, prezintă cel puțin cinci corpuri cu masă joasă, dar foarte condensate), în cadrul PGC 69457, fac același lucru. În acest fel, lumina dintr-un quasar care ar călători în mod normal departe de instrumentele noastre „înfășoară” galaxia pentru a veni spre noi. Din această cauză „vedem” de 100.000 de ori mai multe detalii decât este posibil. Există însă o captura: În ciuda obținerii de 100.000 de ori mai multă rezoluție, vedem în continuare doar lumină, nu detalii. Și pentru că în galaxie există mai multe mase care refractă lumina, vedem mai mult de o vedere a cvasarului.
Pentru a obține informații utile din quasar, trebuie să colectați lumină pe perioade lungi de timp (luni până la ani) și să folosiți algoritmi speciali de analiză pentru a reuni datele rezultate. Metoda folosită de Lee și asociații se numește LOHCAM (LOcal Hae CAustic Modeling). (HAE în sine este un acronim pentru High Amplification Events). Folosind LOHCAM și datele disponibile de la OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) și GLIPT (Gravitational Lens International Time Project), echipa a stabilit nu numai că LOHCAM funcționează așa cum se speră, ci că QSO2237 + 0305 poate include un disc de acreție detectabil (din care trage materie să-și alimenteze motorul ușor). Echipa a determinat, de asemenea, masa aproximativă a găurii negre quasars, dimensiunea regiunii ultraviolete care radiază din ea și a estimat mișcarea transversală a găurii negre pe măsură ce se deplasează în raport cu galaxia spirală.
Se consideră că gaura neagră centrală din Quasar QSO2237 + 0305 are o masă combinată de 1,5 miliarde de soli - o valoare care rivalizează cu cele mai mari găuri negre centrale descoperite vreodată. Un astfel de număr de masă reprezintă 1% din numărul total de stele din propria noastră galaxie Calea Lactee. Între timp și prin comparație, gaura neagră a QSO2237 + 0305 este de aproximativ 50 de ori mai masivă decât cea din centrul propriei noastre galaxii.
Bazat pe „duble vârfuri” în luminozitate de la cvasar, Lee și colaboratorii au folosit LOHCAM pentru a determina, de asemenea, dimensiunea discului de acreție QSO2237 + 0305, orientarea acestuia și a detectat o regiune centrală de obscurare în jurul găurii negre. Discul în sine are aproximativ 1/3 dintr-un an lumină în diametru și este orientat cu fața spre noi.
Impresionat? Adăugăm, de asemenea, că echipa a determinat numărul minim de microlențe și mase aferente care se găsesc în galaxia cu lentile. În funcție de viteza transversală asumată (în modelarea LOHCAM), cea mai mică gamă de la cea a unui gigant de gaz - cum ar fi planeta Jupiter - prin cea a propriului nostru Soare.
Deci, cum funcționează acest lucru cu „gaura”?
Proiectele OGLE și GLIPT au monitorizat modificările în intensitatea luminii vizuale care se transmit de la fiecare din cele patru vederi de magnitudine 17 ale quasarului. Deoarece majoritatea cvasarelor sunt de nerezolvat, datorită distanțelor mari în spațiu, prin telescop. Fluctuațiile luminozității sunt văzute doar ca un singur punct de date bazat pe luminozitatea întregului cvasar. Cu toate acestea, QSO2237 + 0305 prezintă patru imagini ale quasarului și fiecare imagine evidențiază luminozitatea provenind dintr-o perspectivă diferită a cvasarului. Prin monitorizarea telescopică a celor patru imagini simultan, pot fi detectate și înregistrate ușoare variații ale intensității imaginii în ceea ce privește magnitudinea, data și ora. Pe parcursul mai multor luni până la ani, pot apărea un număr considerabil de astfel de „evenimente de amplificare ridicate”. Tiparele care apar din apariția lor (de la o perspectivă de magnitudine 17 la alta) pot fi apoi analizate pentru a arăta mișcare și intensitate. Din această cauză, este posibilă o viziune de înaltă rezoluție a structurii nevăzute în cadrul quasarului.
Puteți să faceți acest lucru cu prietenul dvs. cu acel dob-newtonian de 20 cm?
Sigur - dar nu fără un echipament foarte scump și un bun control al unor algoritmi complexi de imagistică matematică. Un loc drăguț pentru a începe, totuși, ar putea fi pur și simplu să oculți galaxia și să stai cu crucea pentru o vreme ...
Scris de Jeff Barbour
