Obrazový kredit: SDSS
Gravitační čočky nastávají, když je světlo ze vzdáleného objektu, jako je kvazar, zkresleno gravitací bližšího objektu. Astronomové objevili právě takovou čočku, kde je zkreslení tak velké, musí být způsobeno značným množstvím temné hmoty - za viditelný materiál nemůže být odpovědný. Temná hmota je předpovídána svým gravitačním vlivem na galaxie a hvězdy ve vesmíru, ale astronomové si zatím nejsou jisti, co to je; ať už je to jen obyčejná záležitost, která je příliš chladná na to, aby byla vidět ze Země, nebo nějaká exotická částice.
Vědci Sloan Digital Sky Survey objevili gravitační čočkový kvaz s největším oddělením, jaké kdy bylo zaznamenáno, a na rozdíl od očekávání zjistili, že čtyři z nejvzdálenějších a nejzářivějších známých kvasarů nejsou gravitační čočky.
Teorie obecné relativity Alberta Einsteina předpovídá, že gravitační tah masivního těla může působit jako čočka, ohýbat a deformovat světlo vzdáleného objektu. Masivní struktura někde mezi vzdáleným kvazarem a Zemí může „čočkou“ vyzařovat světlo kvazaru, což činí obraz podstatně jasnějším a vytváří několik obrazů jednoho objektu.
V příspěvku zveřejněném v časopise NATURE 18./25. Prosince, tým Sloan Digital Sky Survey (SDSS) vedený postgraduálními studenty Tokijské univerzity Naohisa Inada a Masamune Oguri hlásí, že čtyři kvasary v těsné blízkosti jsou ve skutečnosti světlo z jednoho kvasaru rozděleného na čtyři obrazy pomocí gravitačních čoček.
Od prvního příkladu, který byl nalezen v roce 1979, bylo objeveno více než 80 gravitačních čočkových kvazárů. Tucet katalogizovaných čočkových kvazárů jsou objevy SDSS, z nichž polovina je výsledkem práce Inady a jeho týmu.
Ale to, co činí tento nejnovější nález tak dramatickým, je to, že oddělení mezi čtyřmi obrazy je dvakrát větší než u dříve známého gravitačního čočkového kvasaru. Až do objevu tohoto kvasaru s čtyřnásobnou čočkou bylo největší oddělení, které bylo v gravitačním čočkovém kvasaru známo, 7 arcsekund. Kvasar, který našel tým SDSS, leží v souhvězdí Leo Minor; sestává ze čtyř obrázků oddělených 14,62 sekundy.
Aby se dosáhlo takové velké separace, musí být koncentrace látek způsobujících čočku zvláště vysoká. V popředí této gravitační čočky je shluk galaxií; temná hmota spojená s kupou musí být zodpovědná za bezprecedentní velké oddělení.
„Další pozorování získaná na dalekohledu Subaru 8,2 metru a na dalekohledu Keck potvrdila, že tento systém je skutečně gravitační čočkou,“ vysvětluje Inada. "Předpokládá se, že kvazary rozdělené na gravitační čočky jsou velmi vzácné, a proto je lze objevit pouze ve velmi rozsáhlých průzkumech, jako je SDSS."
Oguri dodal: „Objevení jedné takové široké gravitační čočky z více než 30 000 dosud zkoumaných kvazů SDSS je zcela v souladu s teoretickými očekáváními modelů, v nichž ve vesmíru dominuje chladná temná hmota. To nabízí další silné důkazy pro takové modely. “ (Studená temná hmota, na rozdíl od horké temné hmoty, vytváří těsné shluky, druh, který způsobuje tento druh gravitační čočky.)
"Gravitační čočka, kterou jsme objevili, poskytne ideální laboratoř k prozkoumání vztahu mezi viditelnými objekty a neviditelnou temnou hmotou ve vesmíru," vysvětlil Oguri.
Ve druhém článku, který měl být zveřejněn v Astronomickém časopise v březnu 2004, použil tým vedený Gordonem Richardsem z Princetonské univerzity vysoké rozlišení Hubbleova vesmírného dalekohledu k prozkoumání čtyř nejvzdálenějších známých kvazů objevených SDSS na známky gravitačních čoček .
Pohled do velkých vzdáleností v astronomii se ohlédne v čase. Tyto kvazary jsou vidět v době, kdy byl vesmír méně než 10 procent současného věku. Tito kvasary jsou nesmírně světelné a jsou považovány za poháněné obrovskými černými dírami s hmotností několik miliardkrát větší než Slunce. Vědci tvrdili, že je skutečným tajemstvím, jak se takové masivní černé díry mohly vytvořit tak brzy ve vesmíru. Přesto, pokud jsou tyto objekty gravitačním objektivem, vědci SDSS by odvodili podstatně menší svítivost, a tedy i hmotnost černých děr, což by usnadnilo vysvětlování jejich tvorby.
"Čím je kvasar vzdálenější, tím je pravděpodobnější, že mezi ním a divákem leží galaxie." Z tohoto důvodu jsme očekávali, že nejvzdálenější kvazary budou čočky, “vysvětlil výzkumník SDSS Xiaohui Fan z University of Arizona. Na rozdíl od očekávání však žádný ze čtyř nevykazuje známky více obrazů, které jsou charakteristickým znakem objektivu.
"Gravitační čočkou je jen malá část kvasarů." Kvasary tohoto jasného jsou však ve vzdáleném vesmíru velmi vzácné. Protože objektivizace způsobuje, že kvazery vypadají jasnější, a proto snadněji detekovatelné, očekávali jsme, že naše vzdálené kvazary byly ty, které budou s největší pravděpodobností čočky, “navrhl člen týmu Zoltan Haiman z Columbia University.
"Skutečnost, že tyto kvazary nejsou čočky, říká, že astronomové musí brát vážně myšlenku, že kvazary několik miliardkrát větší než Slunce vznikly méně než miliarda let po Velkém třesku," řekl Richards. "Nyní hledáme další příklady kvazarů s vysokým redshiftem v SDSS, abychom teoretikům mohli vysvětlit ještě více supermasivní černé díry."
Původní zdroj: SDSS News Release
