Πιστωτική εικόνα: Χαμπλ
Πολλά παραδείγματα είναι γνωστά όπου ένας γαλαξίας δρα ως βαρυτικός φακός, παράγοντας πολλές εικόνες στον ουρανό ενός πιο απομακρυσμένου αντικειμένου, όπως ένα φωτεινό κβάζαρ που κρύβεται πίσω από αυτό. Υπάρχει όμως ένα μόνιμο μυστήριο για πάνω από 20 χρόνια: η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν προβλέπει ότι πρέπει να υπάρχει ένας περίεργος αριθμός εικόνων, αλλά σχεδόν όλοι οι παρατηρούμενοι φακοί έχουν μόνο 2 ή 4 γνωστές εικόνες. Τώρα, ο αστρονόμος Joshua Winn του Κέντρου Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian (CfA) και δύο πρώην συνάδελφοι του CfA, ο David Rusin (τώρα στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας) και ο Christopher Kochanek (το κρατικό πανεπιστήμιο του Οχάιο), έχουν εντοπίσει μια τρίτη, κεντρική εικόνα του ένα φακό κβάζαρ. Οι ραδιοφωνικές παρατηρήσεις του συστήματος γνωστού ως PMN J1632-0033 στον αστερισμό Ophiuchus αποκάλυψαν μια εξασθενημένη κεντρική εικόνα, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διερεύνηση των ιδιοτήτων του γαλαξία του φακού και της υπερμεγέθης μαύρης τρύπας που αναμένεται να βρίσκεται στο κέντρο του.
«Η εύρεση αυτής της κεντρικής εικόνας είναι από μόνη της ενδιαφέρουσα, αλλά είναι ακόμη πιο σημαντική για ό, τι μπορεί να μας πει για τον γαλαξία του φακού. Αυτό μας προσφέρει ένα νέο εργαλείο για τη μελέτη των γαλαξιών τόσο μακριά που, ακόμη και στο Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble, είναι απλώς αχνές μουτζούρες », δήλωσε ο Winn.
Τα κβάζαρ είναι εξαιρετικά μακρινά και φωτεινά αντικείμενα που πιστεύεται ότι τροφοδοτούνται από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Φωτίζουν έντονα μετατρέποντας τη βαρυτική ενέργεια της ύλης που πέφτει στη μαύρη τρύπα σε φως και άλλους τύπους ακτινοβολίας, όπως τα ραδιοκύματα.
Στο βαρυτικό φακό, οι ακτίνες φωτός από ένα κβάζαρ που περνούν κοντά σε έναν γαλαξία κάμπτονται από το βαρυτικό πεδίο του γαλαξία, όπως θα κάμπτονταν όταν διέρχονται από έναν γυάλινο φακό. Όσο πυκνότερο είναι το κέντρο ενός γαλαξία και όσο ισχυρότερη είναι η βαρύτητά του, τόσο πιο εξασθενημένη θα είναι η κεντρική εικόνα. Ωστόσο, αυτή η κεντρική εικόνα, του οποίου το φως έχει περάσει πιο κοντά στη μέση του γαλαξία φακού, μπορεί να μας πει πολλά για τον πυρήνα αυτού του γαλαξία. Αυτή η ευκαιρία καθιστά την εύρεση τέτοιων κεντρικών εικόνων ιδιαίτερα επιθυμητή.
Στο σύστημα PMN J1632-0033, ένα ραντάρ-δυνατά κβάζαρ στο redshift z = 3,42 (απόσταση περίπου 11,5 δισεκατομμυρίων ετών φωτός) είναι φακό από έναν ελλειπτικό γαλαξία στο redshift z ~ 1 (περίπου 8 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά) . Δύο εικόνες του κβάζαρ ήταν γνωστό ότι υπήρχαν, και μια τρίτη, πολύ αχνή ραδιοφωνική πηγή υποψιάστηκε ότι ήταν η κεντρική εικόνα. Ωστόσο, αυτή η τρίτη πηγή βρισκόταν ακριβώς πάνω στον γαλαξία του φακού και έτσι θα μπορούσε να ήταν εγγενής στον ίδιο τον γαλαξία του φακού.
Παρατηρώντας το ραδιόφωνο «χρώμα» ή φάσμα, και των τριών εικόνων χρησιμοποιώντας το Very Large Array και Very Long Baseline Array του Εθνικού Επιστημονικού Ιδρύματος, ο Winn και οι συνεργάτες του παρείχαν συναρπαστικά στοιχεία ότι η τρίτη πηγή είναι πράγματι η κεντρική εικόνα του κβάζαρ. Το φάσμα του είναι ουσιαστικά πανομοιότυπο με τις άλλες δύο εικόνες, εκτός από χαμηλές συχνότητες όπου μέρος της ραδιοενέργειας απορροφήθηκε από τον γαλαξία φακού.
Η γεωμετρία και οι ιδιότητες των τριών εικόνων του κβάζαρ μας λένε ήδη για τον πυρήνα του γαλαξία του φακού. Για παράδειγμα, η κεντρική μαύρη τρύπα ζυγίζει λιγότερο από 200 εκατομμύρια ηλιακές μάζες. Επίσης, η επιφανειακή του πυκνότητα (ποσότητα ύλης όπως προβάλλεται στο επίπεδο του ουρανού) στη θέση της κεντρικής εικόνας είναι πάνω από 20.000 ηλιακές μάζες ανά τετραγωνικό parsec. (Για σύγκριση, η επιφανειακή πυκνότητα του Γαλαξία κοντά στον ήλιο μας είναι περίπου 50 ηλιακές μάζες ανά τετραγωνικό parsec.) Και οι δύο αριθμοί για τον γαλαξία φακού συμφωνούν με προσδοκίες που βασίζονται σε λεπτομερείς παρατηρήσεις γαλαξιών εκατοντάδες φορές πιο κοντά στη Γη.
«Σχεδόν όλες οι γνώσεις μας σχετικά με τα κέντρα γαλαξιών προέρχονται από τη μελέτη πολύ κοντινών γαλαξιών. Το αξιοσημείωτο πράγμα για τις κεντρικές εικόνες είναι ότι μπορείτε να λάβετε παρόμοιες πληροφορίες σχετικά με τους πυρήνες των γαλαξιών εκατοντάδες φορές πιο μακριά, και δισεκατομμύρια χρόνια νεότερα από τους γειτονικούς μας γαλαξίες », δήλωσε ο Winn.
Αυτή η έρευνα είναι διαθέσιμη στο διαδίκτυο στη διεύθυνση http://arxiv.org/abs/astro-ph/0312136 και θα δημοσιευθεί στο τεύχος 12 του Φεβρουαρίου 2004 του περιοδικού Nature.
Με έδρα το Cambridge, Mass., Το Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics είναι μια κοινή συνεργασία μεταξύ του Smithsonian Astrophysical Observatory και του Harvard College Observatory. Οι επιστήμονες της CfA, οργανωμένοι σε έξι ερευνητικά τμήματα, μελετούν την προέλευση, την εξέλιξη και την τελική μοίρα του σύμπαντος.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων Harvard CfA
