Кредит за изображение: ESO
Астрономите от Европейската южна обсерватория са намерили много рядка гравитационна леща „пръстен на Айнщайн“, където светлината от далечен квазар се изкривява и увеличава от гравитацията на по-близка галактика. Двата обекта са толкова тясно подравнени, че изображението на квазара образува пръстен около галактиката от нашата гледна точка тук, на Земята. С внимателни измервания екипът успя да определи, че квазарът е на 6,3 милиарда светлинни години, а галактиката е само на 3,5 милиарда светлинни години, което го прави най-близката гравитационна леща, открита някога.
Използвайки 3-метровия телескоп ESO в Ла Сила (Чили), международен екип от астрономи [1] е открил сложен космически мираж в южното съзвездие Кратер (Чашата). Тази "гравитационна леща" система се състои от (най-малко) четири изображения на същия квазар, както и пръстеновидно изображение на галактиката, в която живее квазарът - известен като "пръстен на Айнщайн". Добре се вижда и по-близката обективна галактика, която причинява тази интригуваща оптична илюзия.
Екипът получи спектър на тези обекти с новата EMMI камера, монтирана на ESO 3,5-метров телескоп за нова технология (NTT), също в обсерваторията La Silla. Те откриват, че квазитовият квазар [2] е разположен на разстояние от 6 300 милиона светлинни години (неговото „червено изместване“ е z = 0,66 [3]), докато обективната елиптична галактика е грубо наполовина между квазара и нас, на разстояние от 3 500 милиона светлинни години (z = 0,3).
Системата е обозначена RXS J1131-1231 - това е най-близкият досега открит гравитационен квазар.
Космически миражи
Физическият принцип зад „гравитационната леща” (известен още като „космически мираж”) е известен от 1916 г. като следствие от Теорията на общата относителност на Алберт Айнщайн. Гравитационното поле на масивен обект криви локалната геометрия на Вселената, така че светлинните лъчи, минаващи близо до обекта, са огънати (като „права линия“ на повърхността на Земята задължително е извита поради кривината на земната повърхност) ,
Този ефект е наблюдаван за първи път от астрономите през 1919 г. по време на пълно слънчево затъмнение. Точните позиционни измервания на звезди, наблюдавани в тъмното небе близо до затъмненото Слънце, показват очевидно изместване в посока, обратна на Слънцето, приблизително толкова, колкото е предвидено от теорията на Айнщайн. Ефектът се дължи на гравитационното привличане на звездните фотони, когато преминават близо до Слънцето на път към нас. Това беше пряко потвърждение на изцяло ново явление и представляваше крайъгълен камък във физиката.
През 30-те години на миналия век астрономът Фриц Цвики (1898 - 1974), с швейцарска националност и работещ в обсерваторията Маунт Уилсън в Калифорния, осъзнава, че същият ефект може да се случи и далеч навън в космоса, където галактиките и големите галактически клъстери могат да бъдат достатъчно компактни и масивни за огъване на светлината от още по-далечни предмети. Но едва пет десетилетия по-късно, през 1979 г., идеите му бяха наблюдателно потвърдени, когато бе открит първият пример за космически мираж (като два образа на един и същи далечен квазар).
Космическите миражи обикновено се разглеждат като множество изображения на един-единствен квазар [2], отпуснат от галактика, разположена между квазара и нас. Броят и формата на изображенията на квазара зависи от относителните позиции на квазара, обективната галактика и нас. Освен това, ако подравняването беше перфектно, щяхме да видим и изображение във формата на пръстен около обектива на обектива. Такива „пръстени на Айнщайн“ са много редки и са наблюдавани само в много малко случаи.
Друг особен интерес от ефекта на гравитационните лещи е, че може да доведе не само до двойни или множество изображения на един и същ обект, но и до това, че яркостта на тези изображения се увеличава значително, точно както се случва с обикновена оптична леща. По този начин далечните галактики и галактическите клъстери могат да действат като „естествени телескопи“, които ни позволяват да наблюдаваме по-далечни обекти, които иначе биха били твърде слаби, за да бъдат открити с наличните в момента астрономически телескопи.
Техниките за заточване на изображения разрешават космическия мираж по-добре
Нова гравитационна леща, обозначена RXS J1131-1231, бе открита безотказно през май 2002 г. от Доминик Слъз, тогава докторант в ESO в Чили, при проверка на квазарни изображения, направени с телескопа ESO 3.6 m в обсерваторията Ла Сила. Откриването на тази система се е възползвало от добрите условия за наблюдение, преобладаващи към момента на наблюденията. От обикновен визуален преглед на тези изображения, Слуз временно заключи, че системата има четири звездоподобни (обективните квазарни изображения) и един дифузен (обективната галактика) компонент.
Поради много малкото разделяне между компонентите, от порядъка на една дъга или по-малко, и неизбежния ефект на „размиване“, причинен от турбуленция в земната атмосфера („виждане“), астрономите използваха сложен софтуер за заточване на изображения, за да произведат по-високи изображения с резолюция, на които след това могат да се извършват прецизни яркости и позиционни измервания (виж също ESO PR 09/97). Тази така наречена „деконволюция“ техника позволява визуализирането на тази сложна система много по-добре и по-специално да се потвърди и направи по-осезаемо свързаният с Айнщайн пръстен, вж. PR снимка 20a / 03.
Идентификация на източника и обектива
Екипът от астрономи [1] след това използва ESO 3,5-метров телескоп за нова технология (NTT) в La Silla, за да получи спектри на отделните компоненти на изображението в тази система за обективи. Това е наложително, тъй като подобно на човешки пръстови отпечатъци, спектрите позволяват недвусмислено идентифициране на наблюдаваните обекти.
Независимо от това, това не е лесна задача, тъй като различните изображения на космическия мираж са разположени много близо един до друг в небето и са необходими най-добрите условия за получаване на чисти и добре разделени спектри. Въпреки това отличното оптично качество на NTT в комбинация с сравнително добри зрителни условия (около 0,7 арсекунда) позволи на астрономите да открият „спектралните отпечатъци“ както на източника, така и на обекта, действащ като леща, вж. ESO PR Photo 20b / 03.
Оценката на спектрите показа, че фоновият източник е квазар с червено изместване на z = 0,66 [3], което съответства на разстояние от около 6 300 милиона светлинни години. Светлината от този квазар е подсилена от масивна елиптична галактика с червено изместване z = 0,3, т.е. на разстояние 3 500 милиона светлинни години или на около половината път между квазара и нас. Това е най-близкият до момента гравитационен квази квазар.
Поради специфичната геометрия на лещата и разположението на обективната галактика е възможно да се покаже, че светлината от разширената галактика, в която е разположен квазарът, също трябва да бъде отдадена и да стане видима като изображение във формата на пръстен. Това наистина е така, демонстрира PR Photo 20a / 03, който ясно показва наличието на такъв „Айнщайн пръстен“, заобикалящ образа на по-близката обективна галактика.
Микро обективи в рамките на макро обективи?
Конкретната конфигурация на отделните линзови изображения, наблюдавани в тази система, даде възможност на астрономите да изготвят подробен модел на системата. След това те могат да направят прогнози за относителната яркост на различните изображения на лентата.
Донякъде неочаквано те откриха, че прогнозираните яркости на трите най-ярките звездоподобни изображения на квазара не са в съгласие с наблюдаваните - един от тях се оказва с една величина (тоест с коефициент 2,5) по-ярка от очакваната , Това предсказване не поставя под въпрос общата относителност, но предполага, че в тази система има друг ефект.
Хипотезата, изложена от екипа, е, че едно от образите е подложено на „микролентиране“. Този ефект е от същия характер като космическия мираж - образуват се множество усилени изображения на обекта, но в този случай допълнително отклонение на светлинните лъчи се причинява от една-единствена звезда (или няколко звезди) в обективната галактика. Резултатът е, че има допълнителни (нерешени) изображения на квазара в рамките на едно от изображенията, предоставени от макрос.
Резултатът е „преувеличаване“ на този конкретен образ. Дали това наистина е така, скоро ще бъде тествано с нови наблюдения на тази гравитационна система от лещи с ESO Много голям телескоп (VLT) в Паранал (Чили), както и с радио обсерваторията Very Large Array (VLA) в Ню Мексико (САЩ ).
перспектива
Досега са открити 62 многообразни квазари, в повечето случаи показващи 2 или 4 изображения на един и същ квазар. Наличието на удължени изображения на квазара и по-специално на пръстеновидни изображения често се наблюдава при радиовълни. Това обаче остава рядко явление в оптичната област - досега само четири такива системи са били изобразявани от оптични / инфрачервени телескопи.
Откритата сега сложна и сравнително ярка система RXS J1131-1231 е уникална астрофизична лаборатория. Редките му характеристики (например, яркост, наличие на изображение във формата на пръстен, малко червено изместване, рентгеново и радио излъчване, видима леща ...) сега ще позволят на астрономите да изучават свойствата на лещиращата галактика, включително нейното звездно съдържание, т.е. структура и масово разпределение с много подробности и за изследване на морфологията на източника. Тези изследвания ще използват нови наблюдения, които в момента се получават с VLT в Паранал, с радиоинтерферометъра VLA в Ню Мексико и с космическия телескоп Хъбъл.
Повече информация
Изследванията, описани в това прессъобщение, са представени в Писмо до редактора, което скоро ще се появи в европейското професионално списание Astronomy & Astrophysics („Квадрат с изображение на четворно изображение с оптичен кандидат за Айнщайн: 1RXS J113155.4-123155“, от Доминик Sluse и др.).
Повече информация за гравитационните лещи и за тази изследователска група може да бъде намерена и на URL: http://www.astro.ulg.ac.be/GRech/AEOS/.
бележки
[1]: Екипът се състои от Доминик Слузе, Дамиен Хуцемкерс и Тодори Накос (ESO и Institut d'Astrophysique et de G? Ophysique de l'Universit? De Li? Ge - IAGL), Жан-Франс Оис Клаескенс , Fr? D? Ric Courbin, Christophe Jean и Jean Surdej (IAGL), Malvina Billeres (ESO) и Sergiy Khmil (Астрономическа обсерватория на университета Шевченко).
[2]: Квазарите са особено активни галактики, центровете на които излъчват огромни количества енергия и енергийни частици. Смята се, че те вкарват масивна черна дупка в центъра им и че енергията се произвежда, когато заобикалящата материя попадне в тази черна дупка. Този тип обекти са открити за първи път през 1963 г. от холандско-американския астроном Маартен Шмид в обсерваторията „Паломар“ (Калифорния, САЩ) и името се отнася до „звездоподобния“ им вид на изображенията, получени по това време.
[3]: В астрономията „червеното изместване“ означава фракцията, с която линиите в спектъра на обекта се изместват към по-големи дължини на вълната. Тъй като червеното изместване на космологичния обект се увеличава с разстояние, наблюдаваното червено изместване на отдалечена галактика също осигурява оценка на неговото разстояние.
Оригинален източник: ESO News Release
