Πιστωτική εικόνα: SDSS
Ο βαρυτικός φακός συμβαίνει όταν το φως από ένα μακρινό αντικείμενο, όπως ένα κβάζαρ, παραμορφώνεται από τη βαρύτητα ενός πιο στενού αντικειμένου. Οι αστρονόμοι έχουν ανακαλύψει έναν τέτοιο φακό, όπου οι παραμορφώσεις είναι τόσο μεγάλες, πρέπει να οφείλονται σε μια σημαντική ποσότητα σκοτεινής ύλης - μόνο το ορατό υλικό δεν μπορεί να είναι υπεύθυνο. Η σκοτεινή ύλη προβλέπεται από τη βαρυτική της επίδραση στους γαλαξίες και τα αστέρια στο Σύμπαν, αλλά μέχρι στιγμής, οι αστρονόμοι δεν είναι πραγματικά σίγουροι τι είναι. είτε πρόκειται για απλό θέμα που είναι πολύ κρύο για να το δεις από τη Γη, ή κάποιο είδος εξωτικού σωματιδίου.
Οι επιστήμονες της Sloan Digital Sky Survey ανακάλυψαν ένα βαρυτικό φακό κβάζαρ με τον μεγαλύτερο διαχωρισμό που έχει καταγραφεί ποτέ και, σε αντίθεση με τις προσδοκίες, διαπίστωσαν ότι τέσσερα από τα πιο μακρινά, τα πιο φωτεινά κβάζαρ που είναι γνωστά δεν έχουν βαρυτικό φακό.
Η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Albert Einstein προβλέπει ότι η βαρυτική έλξη ενός τεράστιου σώματος μπορεί να λειτουργήσει ως φακός, κάμπτοντας και παραμορφώνοντας το φως ενός απομακρυσμένου αντικειμένου. Μια τεράστια δομή κάπου ανάμεσα σε ένα μακρινό κβάζαρ και τη Γη μπορεί να «φαίνει» το φως ενός κβάζαρ, καθιστώντας την εικόνα πολύ πιο φωτεινή και παράγοντας αρκετές εικόνες ενός αντικειμένου.
Σε μια δημοσίευση που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό NATURE της έκδοσης 18/25 Δεκεμβρίου, μια ομάδα Sloan Digital Sky Survey (SDSS) με επικεφαλής τους μεταπτυχιακούς φοιτητές του Πανεπιστημίου του Τόκιο Naohisa Inada και Masamune Oguri αναφέρουν ότι τέσσερα κβάζαρ σε κοντινή απόσταση είναι στην πραγματικότητα το φως από ένα κβάζαρ χωρισμένο σε τέσσερις εικόνες με βαρυτικό φακό.
Έχουν ανακαλυφθεί περισσότερα από 80 κβάζαρ με βαρυτικό φακό από το πρώτο παράδειγμα που βρέθηκε το 1979. Μια δωδεκάδα από τα ταξινομημένα κβάζαρ με φακούς είναι ανακαλύψεις SDSS, εκ των οποίων τα μισά είναι αποτέλεσμα της εργασίας του Inada και της ομάδας του.
Όμως αυτό που κάνει αυτό το τελευταίο εύρημα τόσο δραματικό είναι ότι ο διαχωρισμός μεταξύ των τεσσάρων εικόνων είναι διπλάσιος από εκείνο οποιουδήποτε γνωστού στο παρελθόν βαρυτικού φακού κβάζαρ. Μέχρι την ανακάλυψη αυτού του τετραπλού φακού κβάζαρ, ο μεγαλύτερος διαχωρισμός που ήταν γνωστός σε ένα βαρυτικό φακό κβάζαρ ήταν 7 τόξα. Το κβάζαρ που βρέθηκε από την ομάδα SDSS βρίσκεται στον αστερισμό Leo Minor. Αποτελείται από τέσσερις εικόνες διαχωρισμένες με 14,62 τόξα.
Για να δημιουργηθεί ένας τόσο μεγάλος διαχωρισμός, η συγκέντρωση της ύλης που προκαλεί το φακό πρέπει να είναι ιδιαίτερα υψηλή. Υπάρχει ένα σύμπλεγμα γαλαξιών στο προσκήνιο αυτού του βαρυτικού φακού. η σκοτεινή ύλη που σχετίζεται με το σύμπλεγμα πρέπει να είναι υπεύθυνη για τον άνευ προηγουμένου μεγάλο διαχωρισμό.
«Πρόσθετες παρατηρήσεις που ελήφθησαν στο τηλεσκόπιο Subaru 8,2 μέτρων και το τηλεσκόπιο Keck επιβεβαίωσαν ότι αυτό το σύστημα είναι πράγματι ένας βαρυτικός φακός», εξηγεί ο Inada. "Τα κβάζαρ διαχωρίζονται πολύ με βαρυτικό φακό που προβλέπεται να είναι πολύ σπάνια και έτσι μπορούν να ανακαλυφθούν μόνο σε πολύ μεγάλες έρευνες όπως το SDSS."
Ο Oguri πρόσθεσε: «Η ανακάλυψη ενός τόσο μεγάλου βαρυτικού φακού από πάνω από 30.000 κβάζαρ SDSS που έχουν ερευνηθεί μέχρι σήμερα είναι απόλυτα σύμφωνη με τις θεωρητικές προσδοκίες των μοντέλων στα οποία το σύμπαν κυριαρχείται από ψυχρή σκοτεινή ύλη. Αυτό προσφέρει επιπλέον ισχυρά στοιχεία για τέτοια μοντέλα. " (Η κρύα σκοτεινή ύλη, σε αντίθεση με την καυτή σκοτεινή ύλη, σχηματίζει σφιχτές συστάδες, το είδος που προκαλεί αυτό το είδος βαρυτικού φακού.)
«Ο βαρυτικός φακός που ανακαλύψαμε θα προσφέρει ένα ιδανικό εργαστήριο για να διερευνήσει τη σχέση μεταξύ ορατών αντικειμένων και αόρατης σκοτεινής ύλης στο σύμπαν», εξήγησε ο Oguri.
Σε μια δεύτερη δημοσίευση που θα δημοσιευτεί στο Astronomical Journal τον Μάρτιο του 2004, μια ομάδα με επικεφαλής τον Gordon Richards του Πανεπιστημίου του Πρίνστον χρησιμοποίησε την υψηλή ανάλυση του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble για να εξετάσει τέσσερα από τα πιο μακρινά γνωστά κβάζαρ που ανακαλύφθηκαν από την SDSS για σημάδια βαρυτικού φακού. .
Κοιτάζοντας σε μεγάλες αποστάσεις στην αστρονομία κοιτάζει πίσω στο παρελθόν. Αυτά τα κβάζαρ φαίνονται σε μια εποχή που το σύμπαν ήταν λιγότερο από το 10 τοις εκατό της σημερινής του εποχής. Αυτά τα κβάζαρ είναι εξαιρετικά φωτεινά και πιστεύεται ότι τροφοδοτούνται από τεράστιες μαύρες τρύπες με μάζες αρκετές δισεκατομμύρια φορές περισσότερες από αυτές του Ήλιου. Οι ερευνητές είπαν ότι είναι ένα πραγματικό μυστήριο πώς θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί τόσο μεγάλες στο μαύρο σύμπαντες. Ωστόσο, εάν αυτά τα αντικείμενα έχουν βαρυτικό φακό, οι ερευνητές SDSS θα συμπεράνουν ουσιαστικά μικρότερες φωτεινότητες και συνεπώς μάζες μαύρων οπών, καθιστώντας ευκολότερο να εξηγήσουν τον σχηματισμό τους.
«Όσο πιο μακρινό είναι ένα κβάζαρ, τόσο πιο πιθανό βρίσκεται ένας γαλαξίας ανάμεσα σε αυτόν και τον θεατή. Γι 'αυτό περιμέναμε τα φαινόμενα των πιο απομακρυσμένων κβάζαρ », εξήγησε ο ερευνητής του SDSS Xiaohui Fan του Πανεπιστημίου της Αριζόνα. Ωστόσο, σε αντίθεση με τις προσδοκίες, κανένα από τα τέσσερα δεν δείχνει κανένα σημάδι πολλαπλών εικόνων που είναι το σήμα κατατεθέν του φακού.
«Μόνο ένα μικρό κλάσμα κβάζαρ έχει βαρυτικό φακό. Ωστόσο, αυτά τα φωτεινά κβάζαρ είναι πολύ σπάνια στο μακρινό σύμπαν. Δεδομένου ότι ο φακός προκαλεί τα κβάζαρ να φαίνονται πιο φωτεινά και επομένως πιο εύκολο να εντοπιστούν, περιμέναμε ότι τα μακρινά κβάζαρ μας ήταν αυτά που πιθανότατα να φαίνονται », πρότεινε το μέλος της ομάδας Zoltan Haiman του Πανεπιστημίου της Κολούμπια.
«Το γεγονός ότι αυτά τα κβάζαρ δεν είναι φακοί λέει ότι οι αστρονόμοι πρέπει να λάβουν σοβαρά υπόψη την ιδέα ότι τα κβάζαρ λίγα δισεκατομμύρια φορές η μάζα του Ήλιου σχηματίστηκε λιγότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη», δήλωσε ο Ρίτσαρντς. «Ψάχνουμε τώρα περισσότερα παραδείγματα κβάζαρ με μεγάλη ερυθρά μετατόπιση στο SDSS για να δώσουμε στους θεωρητικούς ακόμη περισσότερες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες για να το εξηγήσουμε».
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων SDSS
