Obrazový kredit: ESO
Astronomové z Evropské jižní observatoře našli velmi vzácnou gravitační čočku „Einsteinovy prstence“, kde je světlo ze vzdáleného kvasaru pokřivené a zvětšené gravitací bližší galaxie. Oba objekty jsou tak těsně zarovnány, že obraz kvazaru tvoří kruh kolem galaxie z našeho výhodného bodu zde na Zemi. Díky pečlivým měřením byl tým schopen určit, že kvasar je vzdálený 6,3 miliardy světelných let a galaxie je vzdálena jen 3,5 miliardy světelných let, což z něj činí nejbližší gravitační čočku, která byla kdy objevena.
Mezinárodní tým astronomů [1] objevil pomocí dalekohledu ESO 3,6 m v La Silla (Chile) složitý kosmický zázrak v jižním souhvězdí Kráter (The Cup). Tento „gravitační čočkový systém“ se skládá (alespoň) ze čtyř obrazů stejného kvazaru a prstencového obrazu galaxie, ve které je kvazar umístěn - známý jako „Einsteinův prsten“. Dobře viditelná je také galaxie s více objektivy, která způsobuje tuto fascinující optickou iluzi.
Tým získal spektra těchto objektů s novou kamerou EMMI namontovanou na 3,5m dlouhém dalekohledu ESO (NTT) ESO, také v observatoři La Silla. Zjistí, že čočkový kvaz [2] je umístěn ve vzdálenosti 6 300 miliónů světelných let (jeho „červený posun“ je z = 0,66 [3]), zatímco eliptická galaxie s čočkami je zhruba uprostřed mezi kvazarem a námi, ve vzdálenosti 3 500 milionů světelných let (z = 0,3).
Systém byl označen RXS J1131-1231 - je to nejbližší dosud objevený gravitační čočkový kvasar.
Kosmické zázraky
Fyzický princip za „gravitační čočkou“ (známý také jako „kosmický zázrak“) je znám již od roku 1916 v důsledku teorie Alberta Einsteina o obecné relativitě. Gravitační pole masivního objektu zakřivuje lokální geometrii Vesmíru, takže paprsky světla procházející blízko objektu jsou ohnuty (jako „přímka“ na povrchu Země je nutně zakřivená kvůli zakřivení zemského povrchu) .
Tento efekt poprvé pozorovali astronomové v roce 1919 během úplného zatmění Slunce. Přesná polohová měření hvězd pozorovaných na temné obloze poblíž zatmělého Slunce ukázala zřejmé posunutí ve směru opačném ke Slunci, asi tak, jak předpovídá Einsteinova teorie. Tento efekt je způsoben gravitační přitažlivostí hvězdných fotonů, když se k nám dostanou poblíž Slunce. To bylo přímé potvrzení zcela nového fenoménu a představovalo milník ve fyzice.
Ve třicátých letech si astronom Fritz Zwicky (1898 - 1974), švýcarské národnosti a pracující na observatoři Mount Wilson v Kalifornii, uvědomil, že stejný efekt může nastat i daleko v prostoru, kde mohou být galaxie a velké shluky galaxií dostatečně kompaktní a masivní ohýbat světlo od ještě vzdálenějších objektů. Teprve o pět desetiletí později, v roce 1979, však byly jeho nápady pozorně potvrzeny, když byl objeven první příklad kosmické fráze (jako dva obrazy stejného vzdáleného kvasaru).
Kosmické zázraky jsou obecně považovány za vícenásobné obrazy jediného kvazaru [2], čočky galaxie umístěné mezi námi a kvazarem. Počet a tvar obrazů kvazaru závisí na relativních polohách kvazaru, čočkové galaxie a nás. Navíc, pokud by bylo zarovnání dokonalé, viděli bychom kolem objektivu také prstencový obraz. Takové „Einsteinovy prsteny“ jsou však velmi vzácné a byly pozorovány pouze ve velmi malém počtu případů.
Dalším zvláštním zájmem gravitačního čočkového efektu je to, že může vést nejen ke zdvojení nebo vícenásobným obrazům stejného objektu, ale také k tomu, že jas těchto obrazů se významně zvyšuje, stejně jako u běžné optické čočky. Vzdálené galaxie a klastry galaxií tak mohou působit jako „přirozené dalekohledy“, které nám umožňují pozorovat vzdálenější objekty, které by jinak byly příliš slabé na to, aby byly detekovány pomocí aktuálně dostupných astronomických dalekohledů.
Techniky ostření obrazu lépe řeší kosmickou mihu
Nová gravitační čočka, označená jako RXS J1131-1231, byla objevena v květnu 2002 Dominique Sluse, tehdejší doktorandka na ESO v Chile, při inspekci kvasarových snímků pořízených s 3,6 m dlouhým dalekohledem na observatoři La Silla. Objev tohoto systému profitoval z dobrých pozorovacích podmínek převládajících v době pozorování. Na základě jednoduché vizuální kontroly těchto obrazů Sluse prozatímně dospěl k závěru, že systém měl čtyři hvězdné (kvasarové obrazy s čočkami) a jednu difuzní (galaxie s čočkami).
Kvůli velmi malému oddělení mezi komponenty, řádově jedné arcsekundy nebo méně a nevyhnutelnému efektu „rozmazání“ způsobenému turbulencí v pozemské atmosféře („vidění“) astronomové používali sofistikovaný software pro ostření obrazu, aby produkovali vyšší -rozvojové snímky, na kterých lze poté provést přesný jas a poziční měření (viz také ESO PR 09/97). Tato takzvaná „dekonvoluční“ technika umožňuje vizualizovat tento složitý systém mnohem lépe a zejména potvrdit a vykreslit nápadnější přidružený Einsteinův prsten, srov. PR Foto 20a / 03.
Identifikace zdroje a čočky
Tým astronomů [1] pak použil ESO 3,5-metrový nový technologický dalekohled (NTT) v La Silla, aby získal spektra jednotlivých obrazových komponent tohoto systému čoček. To je nezbytné, protože spektra stejně jako lidské otisky prstů umožňují jednoznačnou identifikaci pozorovaných objektů.
Přesto to není snadný úkol, protože různé obrazy kosmického mirage jsou na obloze velmi blízko sebe a pro získání čistých a dobře oddělených spekter jsou zapotřebí nejlepší možné podmínky. Vynikající optická kvalita NTT v kombinaci s rozumně dobrými podmínkami vidění (asi 0,7 arcsekundy) však umožnila astronomům detekovat „spektrální otisky prstů“ jak zdroje, tak objektu, který působí jako čočka, srov. ESO PR Photo 20b / 03.
Vyhodnocení spektra ukázalo, že zdrojem pozadí je kvazar s červeným posunem z = 0,66 [3], což odpovídá vzdálenosti asi 6 300 milionů světelných let. Světlo z tohoto kvazaru je čočeno masivní eliptickou galaxií s červeným posunem z = 0,3, tj. Ve vzdálenosti 3 500 miliónů světelných let nebo přibližně v polovině cesty mezi kvazarem a námi. Je to nejbližší gravitační čočkový kvazar, který byl dosud znám.
Vzhledem ke specifické geometrii čočky a poloze galaxie s čočkami je možné ukázat, že světlo z rozšířené galaxie, ve které je kvazar umístěn, by mělo být také čočkou a mělo by být viditelné jako kruhový obrazec. Že tomu tak skutečně je, dokazuje PR Foto 20a / 03, který jasně ukazuje přítomnost takového „Einsteinova prstenu“, obklopujícího obraz galaxie, která se blíží k objektivu.
Micro objektiv v rámci makro objektiv?
Zvláštní konfigurace jednotlivých čočkových obrazů pozorovaných v tomto systému umožnila astronomům vytvořit podrobný model systému. Z toho pak mohou předpovídat relativní jas různých obrazů s čočkami.
Trochu neočekávaně zjistili, že předpovídané jasnosti tří nejjasnějších hvězdných obrazů kvasaru nesouhlasí s pozorovanými - jeden z nich se ukazuje být o jednu velikost (tj. Faktor 2,5) jasnější, než se očekávalo . Tato predikce nezpochybňuje obecnou relativitu, ale naznačuje, že v tomto systému funguje další efekt.
Předpokládaný tým je, že jeden z obrazů podléhá „mikrolenzuře“. Tento efekt má stejnou povahu jako kosmická mirage - vytváří se více zesílených obrazů objektu - v tomto případě je však další vychýlení světelného paprsku způsobeno jedinou hvězdou (nebo několika hvězdami) v čočkové galaxii. Výsledkem je, že existují další (nevyřešené) obrazy kvazaru v jednom z makroobjektivových obrazů.
Výsledkem je „nadměrné zesílení“ tohoto konkrétního obrazu. Zda to opravdu bude, bude brzy testováno pomocí nových pozorování tohoto gravitačního čočkového systému pomocí ESO Very Large Telescope (VLT) v Paranalu (Chile) a také pomocí observatoře Very Large Array (VLA) v Novém Mexiku (USA). ).
Výhled
Až dosud bylo objeveno 62 vícenásobných obrazových kvasarů, ve většině případů zobrazujících 2 nebo 4 obrazy stejného kvasaru. Přítomnost protáhlých obrazů kvazaru, a zejména prstencových obrazů, je často pozorována při rádiových vlnových délkách. V optické oblasti to však zůstává vzácným jevem - optickými / infračervenými teleskopy byly dosud zobrazeny pouze čtyři takové systémy.
Složitý a poměrně jasný systém RXS J1131-1231, který byl nyní objeven, je unikátní astrofyzikální laboratoř. Jeho vzácné vlastnosti (např. Jas, přítomnost obrazu ve tvaru prstence, malý červený posun, rentgenové a radiové záření, viditelná čočka,…) nyní umožní astronomům studovat vlastnosti galaxie s objektivy, včetně jejího hvězdného obsahu, struktura a distribuce hmoty ve velmi podrobných detailech a sonda morfologie zdroje. Tyto studie využijí nová pozorování, která jsou v současné době získávána pomocí VLT v Paranalu, rádiovým interferometrem VLA v Novém Mexiku a Hubbleovým vesmírným dalekohledem.
Více informací
Výzkum popsaný v této tiskové zprávě je představen v dopise editorovi, který se brzy objeví v evropském odborném časopise Astronomy & Astrophysics („Kvadraticky zobrazený kvasar s optickým kandidátem na Einsteinův prsten: 1RXS J113155.4-123155“ od Dominique Sluse a kol.).
Více informací o gravitačních čočkách ao této výzkumné skupině lze nalézt také na adrese URL: http://www.astro.ulg.ac.be/GRech/AEOS/.
Poznámky
[1]: Tým se skládá z Dominique Sluse, Damiena Hutsemera a Thodori Nakose (ESO a Institut d'Astrophysique et de G? Ophysique de l'Universit? De Li? Ge - IAGL), Jean-Fran? Ois Claeskens , Frâdicic Courbin, Christophe Jean a Jean Surdej (IAGL), Malvina Billeres (ESO) a Sergiy Khmil (Astronomická observatoř univerzity Shevchentko University).
[2]: Kvasary jsou zvláště aktivní galaxie, jejichž centra emitují obrovské množství energie a energetických částic. Předpokládá se, že ve svém středu mají obrovskou černou díru a že energie vzniká, když okolní hmota spadne do této černé díry. Tento typ objektu poprvé objevil v roce 1963 nizozemsko-americký astronom Maarten Schmidt na observatoře Palomar (Kalifornie, USA) a název odkazuje na jejich „hvězdný“ vzhled na obrazech získaných v té době.
[3]: V astronomii označuje „červený posun“ zlomek, o který se čáry ve spektru objektu posunou směrem k delším vlnovým délkám. Protože se červený posun kosmologického objektu zvyšuje se vzdáleností, pozorovaný červený posun vzdálené galaxie také poskytuje odhad jeho vzdálenosti.
Původní zdroj: ESO News Release
