Πιστωτική εικόνα: Χαμπλ
Ο σπειροειδής γαλαξίας PGC 69457 βρίσκεται κοντά στα όρια των αστερισμών πτώσης Πήγασος και Υδροχόος περίπου 3 μοίρες νότια του τρίτου μεγέθους Θήτα Πήγασι - αλλά μην ανακαλύψετε αυτό το διαθλαστικό 60 mm για να το αναζητήσετε. Ο γαλαξίας βρίσκεται στην πραγματικότητα περίπου 400 εκατομμύρια έτη φωτός και έχει φαινομενική φωτεινότητα μεγέθους 14,5. Επομένως, το επόμενο φθινόπωρο μπορεί να είναι η κατάλληλη στιγμή για να συνδεθείτε με τον φίλο σας "astro-nut" που πηγαίνει πάντα στο ηλιοβασίλεμα για να ξεφύγει από τα φώτα της πόλης με ένα μεγαλύτερο, πολύ μεγαλύτερο, ερασιτεχνικό όργανο…
Υπάρχουν όμως πολλοί γαλαξίες 14ου μεγέθους στον ουρανό - τι κάνει το PGC 69457 τόσο ξεχωριστό;
Για να ξεκινήσετε με τους περισσότερους γαλαξίες, δεν "εμποδίζετε" την προβολή ενός ακόμη πιο απομακρυσμένου κβάζαρ (QSO2237 + 0305). Και εάν υπάρχουν άλλοι, λίγοι έχουν ακριβώς τη σωστή κατανομή σωμάτων υψηλής πυκνότητας που απαιτούνται για να προκαλέσουν το φως να «λυγίσει» με τέτοιο τρόπο ώστε ένα άλλο αόρατο αντικείμενο να είναι ορατό. Με το PGC 69457 δεν λαμβάνετε μία - αλλά τέσσερις - ξεχωριστές προβολές 17ου μεγέθους του ίδιου κβάζαρ για το πρόβλημα της δημιουργίας ενός δοσοειδούς σωλήνα ζευκτόντων 20 ιντσών. Αξίζει? (Μπορείτε να πείτε «τετραπλασιασμός της ευχαρίστησης που παρατηρείτε»;)
Αλλά το φαινόμενο πίσω από μια τέτοια άποψη είναι ακόμη πιο ενδιαφέρον για τους επαγγελματίες αστρονόμους. Τι μπορούμε να μάθουμε από ένα τόσο μοναδικό αποτέλεσμα;
Η θεωρία είναι ήδη καλά εδραιωμένη - ο Άλμπερτ Αϊνστάιν την προέβλεψε στη «Γενική Θεωρία της Σχετικότητας» του 1915. Η βασική ιδέα του Αϊνστάιν ήταν ότι ένας παρατηρητής υποβλήθηκε σε επιτάχυνση και ένας στάσιμος σε ένα βαρυτικό πεδίο δεν μπορούσε να πει τη διαφορά μεταξύ των δύο στο «βάρος» τους ". Εξερευνώντας αυτήν την ιδέα στο έπακρο, κατέστη σαφές ότι όχι μόνο η ύλη αλλά και το φως (παρά το ότι είναι μαζικό) υφίσταται το ίδιο είδος σύγχυσης. Εξαιτίας αυτού, το φως που πλησιάζει ένα βαρυτικό πεδίο υπό γωνία «επιταχύνεται» προς την πηγή της βαρύτητας - αλλά επειδή η ταχύτητα του φωτός είναι σταθερή, η επιτάχυνση αυτή επηρεάζει μόνο τη διαδρομή και το μήκος κύματος του φωτός - όχι την πραγματική του ταχύτητα.
Ο ίδιος ο βαρυτικός φακός ανιχνεύθηκε για πρώτη φορά κατά τη διάρκεια της συνολικής έκλειψης του 1919. Αυτό θεωρήθηκε ως μια μικρή μετατόπιση στις θέσεις των αστεριών κοντά στην κορώνα του Ήλιου, όπως καταγράφηκε σε φωτογραφικές πλάκες. Λόγω αυτής της παρατήρησης, γνωρίζουμε τώρα ότι δεν χρειάζεστε φακό για να κάμψετε το φως - ή ακόμα και νερό για να διαθλάσετε την εικόνα αυτών των Koi που κολυμπούν στη λίμνη. Η ελαφριά ύλη μοιάζει με την ελάχιστη αντίσταση και αυτό σημαίνει την ακολουθία της βαρυτικής καμπύλης του χώρου καθώς και την οπτική καμπύλη ενός φακού. Το φως από το QSO2237 + 0305 κάνει μόνο ό, τι έρχεται φυσικά, σερφάροντας τα περιγράμματα του «χωροχρόνου» γύρω από πυκνά αστέρια που βρίσκονται κατά μήκος της οπτικής γωνίας από μια μακρινή πηγή μέσω ενός πιο γειτονικού γαλαξία. Το πραγματικά ενδιαφέρον πράγμα για τον Σταυρό του Αϊνστάιν έρχεται σε αυτό που μας λέει για όλες τις μάζες που εμπλέκονται - εκείνες στον γαλαξία που διαθλά το φως και το Μεγάλο στην καρδιά του κβάζαρ που το πηγάζει.
Στην εφημερίδα τους «Ανασυγκρότηση των καμπυλών φωτισμού μικροαισθητήρα του Σταυρού Αϊνστάιν», ο Κορεάτης αστροφυσικός Dong-Wook Lee (et al) του Πανεπιστημίου Sejong σε συνεργασία με τον Βέλγο αστροφυσικό J. Surdez (et al) του Πανεπιστημίου της Λιέγης, βρήκαν στοιχεία δίσκος συσσώρευσης που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα στο Quasar QSO2237 + 0305. Πώς είναι δυνατό κάτι τέτοιο στις σχετικές αποστάσεις;
Οι φακοί γενικά «συλλέγουν και εστιάζουν το φως» και αυτοί οι «βαρυτικοί φακοί» (ο Lee θέτει τουλάχιστον πέντε χαμηλής μάζας αλλά πολύ συμπυκνωμένα σώματα) εντός του PGC 69457, κάνουν το ίδιο. Με αυτόν τον τρόπο, το φως από ένα κβάζαρ που κανονικά ταξίδευε πολύ μακριά από τα όργανα μας «τυλίγει» τον γαλαξία για να έρθει προς μας. Εξαιτίας αυτού «βλέπουμε» 100.000 φορές περισσότερες λεπτομέρειες από ό, τι είναι δυνατόν. Υπάρχει όμως ένα πλεονέκτημα: Παρόλο που έχουμε 100.000 φορές περισσότερη ανάλυση, εξακολουθούμε να βλέπουμε μόνο φως, όχι λεπτομέρεια. Και επειδή υπάρχουν πολλές μάζες που διαθλά το φως στον γαλαξία, βλέπουμε περισσότερες από μία όψεις του κβάζαρ.
Για να λάβετε χρήσιμες πληροφορίες από το κβάζαρ, πρέπει να συλλέξετε φως για μεγάλες χρονικές περιόδους (μήνες έως χρόνια) και να χρησιμοποιήσετε ειδικούς αναλυτικούς αλγόριθμους για να συγκεντρώσετε τα προκύπτοντα δεδομένα. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται από τον Lee και τους συνεργάτες της ονομάζεται LOHCAM (LOcal Hae CAustic Modeling). (Το ίδιο το HAE είναι αρκτικόλεξο για εκδηλώσεις υψηλής ενίσχυσης). Χρησιμοποιώντας το LOHCAM και τα διαθέσιμα δεδομένα από το OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) και το GLIPT (Gravitational Lens International Time Project), η ομάδα αποφάσισε όχι μόνο ότι το LOHCAM λειτουργεί όπως ελπίστηκε, αλλά ότι το QSO2237 + 0305 μπορεί να περιλαμβάνει έναν ανιχνεύσιμο δίσκο προσαύξησης (από τον οποίο αντλεί την ύλη για να τροφοδοτήσει τον ελαφρύ κινητήρα του). Η ομάδα έχει επίσης καθορίσει την κατά προσέγγιση μάζα της μαύρης τρύπας των κβάζαρ, το μέγεθος της περιοχής υπεριώδους ακτινοβολίας από αυτήν, και υπολόγισε την εγκάρσια κίνηση της μαύρης τρύπας καθώς κινείται σε σχέση με τον σπειροειδή γαλαξία.
Η κεντρική μαύρη τρύπα στο Quasar QSO2237 + 0305 πιστεύεται ότι έχει συνδυασμένη μάζα 1,5 δισεκατομμυρίων ήλιων - μια τιμή που ανταγωνίζεται εκείνες των μεγαλύτερων κεντρικών μαύρων τρυπών που ανακαλύφθηκαν ποτέ. Ένας τέτοιος αριθμός μάζας αντιπροσωπεύει το 1 τοις εκατό του συνολικού αριθμού των αστεριών στον δικό μας Γαλαξία. Εν τω μεταξύ και συγκριτικά, η μαύρη τρύπα του QSO2237 + 0305 είναι περίπου 50 φορές μεγαλύτερη από αυτή στο κέντρο του δικού μας γαλαξία.
Με βάση τις «διπλές κορυφές» στη φωτεινότητα από το κβάζαρ, οι Lee et al χρησιμοποίησαν το LOHCAM για να προσδιορίσουν επίσης το μέγεθος του δίσκου αύξησης του QSO2237 + 0305, τον προσανατολισμό του, και ανίχνευσε μια κεντρική περιοχή αδιαφάνειας γύρω από την ίδια τη μαύρη τρύπα. Ο ίδιος ο δίσκος έχει διάμετρο περίπου το 1/3 ενός έτους φωτός και ανοίγει στραμμένο προς το μέρος μας.
Εντυπωσιάστηκε; Λοιπόν, ας προσθέσουμε επίσης ότι η ομάδα έχει καθορίσει τον ελάχιστο αριθμό μικρο-φακών και σχετικών μαζών που βρίσκονται στον γαλαξία φακών. Ανάλογα με την υποτιθέμενη εγκάρσια ταχύτητα (στη μοντελοποίηση LOHCAM), το μικρότερο εύρος από αυτό ενός γίγαντα φυσικού αερίου - όπως ο πλανήτης Δίας - μέσω του δικού μας Ήλιου.
Λοιπόν, πώς λειτουργεί αυτό το "τρύπα";
Τα έργα OGLE και GLIPT παρακολούθησαν αλλαγές στην ένταση της ροής οπτικού φωτός σε εμάς από καθεμία από τις τέσσερις προβολές 17ου μεγέθους του κβάζαρ. Δεδομένου ότι τα περισσότερα κβάζαρ δεν μπορούν να επιλυθούν, λόγω των μεγάλων αποστάσεων τους στο διάστημα, με τηλεσκόπιο. Οι διακυμάνσεις στη φωτεινότητα θεωρούνται μόνο ως ένα μόνο σημείο δεδομένων με βάση τη φωτεινότητα ολόκληρου του κβάζαρ. Ωστόσο, το QSO2237 + 0305 παρουσιάζει τέσσερις εικόνες του κβάζαρ και κάθε εικόνα υπογραμμίζει τη φωτεινότητα που προέρχεται από διαφορετική οπτική γωνία του κβάζαρ. Με τηλεσκοπική παρακολούθηση και των τεσσάρων εικόνων ταυτόχρονα, μπορούν να ανιχνευθούν και να καταγραφούν μικρές διαφορές στην ένταση της εικόνας σε μέγεθος, ημερομηνία και ώρα. Κατά τη διάρκεια αρκετών μηνών έως ετών, μπορεί να συμβεί σημαντικός αριθμός τέτοιων «γεγονότων υψηλής ενίσχυσης». Στη συνέχεια, τα μοτίβα που προκύπτουν από την εμφάνισή τους (από τη μία προβολή 17ου μεγέθους στην επόμενη) μπορούν στη συνέχεια να αναλυθούν για να δείξουν κίνηση και ένταση. Από αυτό είναι δυνατή μια εξαιρετικά υψηλή ανάλυση της κανονικά αόρατης δομής μέσα στο κβάζαρ.
Θα μπορούσατε εσείς και ο φίλος σας με αυτό το 20 ιντσών dob-newtonian να το κάνετε αυτό;
Σίγουρα - αλλά όχι χωρίς πολύ ακριβό εξοπλισμό και καλή λαβή σε μερικούς πολύπλοκους αλγόριθμους μαθηματικής απεικόνισης. Ένα ωραίο μέρος για να ξεκινήσετε, ωστόσο, θα μπορούσε απλώς να είναι το ogle γαλαξία και να κρεμάσετε με το σταυρό για λίγο…
Γράφτηκε από τον Jeff Barbour
