Кредит за изображение: Хъбъл
Спирална галактика PGC 69457 се намира близо до границата на падащите съзвездия Пегас и Водолей на около 3 градуса южно от трета величина Тета Пегаси - но не изкопавайте този 60-милиметров рефрактор, за да го потърсите. Галактиката всъщност е на около 400 милиона светлинни години и има явна яркост с магнитуд 14.5. Така че следващата есен може да е подходящ момент да се свържете с този ваш „астро-гайка“ приятел, който винаги тръгва към залеза, за да се отдалечи от светлините на града със спортни по-голям, много по-голям, любителски инструмент ...
Но в небето има много галактики с 14-та величина - какво прави PGC 69457 толкова специален?
Като начало повечето галактики не „блокират“ изгледа на още по-далечен квазар (QSO2237 + 0305). И ако други съществуват, малцина имат точно правилното разпределение на телата с висока плътност, необходими, за да накара светлината да се „огъва“ по начин, по който иначе невидим обект се вижда. С PGC 69457 получавате не един - а четири - отделни изгледи от 17-та величина на един и същ квазар за проблемите с настройката на една 20-инчова тръбна тръба dobsonian. Струва ли си? (Можете ли да кажете „утрои своето удоволствие от наблюдението“?)
Но явлението зад подобна гледка е още по-интересно за професионалните астрономи. Какво можем да научим от такъв уникален ефект?
Теорията вече е добре установена - Алберт Айнщайн го предсказа в своята „Обща теория на относителността“ от 1915 г. Основната идея на Айнщайн беше, че наблюдател, претърпял ускорение и един неподвижен в гравитационно поле, не може да определи разликата между двамата върху „теглото им“ ". Проучвайки тази идея най-пълно, стана ясно, че не само материята, но и светлината (въпреки че е без маса) претърпява същия вид объркване. Поради това светлината, приближаваща се до гравитационно поле под ъгъл, се „ускорява“ към източника на гравитацията - но тъй като скоростта на светлината е постоянна, такова ускорение влияе само на пътя и дължината на вълната на светлината - не и на нейната действителна скорост.
Самото гравитационно обективиране бе открито за първи път по време на пълното слънчево затъмнение от 1919 г. Това се наблюдава като леко изместване на позициите на звезди в близост до корона на Слънцето, заснети на фотографски плаки. Поради това наблюдение, сега знаем, че нямате нужда от леща, за да огъвате светлина - или дори вода, за да пречупите образа на онези Кои, плуващи в езерото. Светлината като материя поема по пътя на най-малко съпротивление и това означава да следвате гравитационната крива на пространството, както и оптичната крива на лещата. Светлината от QSO2237 + 0305 прави само това, което идва естествено, като сърфира по контурите на „пространството-времето“, извивайки се около плътни звезди, разположени по линията на зрението от далечен източник през по-съседна галактика. Наистина интересното нещо за кръста на Айнщайн се свежда до това, което ни разказва за всички участващи маси - онези в галактиката, която пречупва светлината, и Голямата в сърцето на квазара, който я източва.
Корейският астрофизик Донг-Уук Лий (и др.) От университета Седжонг в сътрудничество с белгийския астрофизик Дж. Сърдес (и др.) От университета в Лиеж открива доказателство за аккреционен диск, заобикалящ черната дупка в Quasar QSO2237 + 0305. Как е възможно такова нещо на разстоянията?
Обективите като цяло „събират и фокусират светлината“ и тези „гравитационни лещи“ (Лий при всички позиции минимум пет тела с малка маса, но силно кондензирани) в PGC 69457, правят същото. По този начин светлината от квазар, която обикновено пътува доста далеч от нашите инструменти, „увива“ галактиката, за да стигне до нас. Поради това ние "виждаме" 100 000 пъти повече детайли, отколкото е възможно друго. Но има уловка: Въпреки че получаваме 100 000 пъти повече разделителна способност, ние все още виждаме само светлина, а не детайли. И тъй като в галактиката има няколко маси, пречупващи светлината, ние виждаме повече от един изглед на квазара.
За да получите полезна информация от квазара, трябва да събирате светлина за дълги периоди от време (месеци до години) и да използвате специални аналитични алгоритми, за да съберете получените данни заедно. Методът, използван от Лий и сътрудниците, се нарича LOHCAM (LOcal Hae CAustic Modeling). (HAE само по себе си е съкращение за High Amplification Events). Използвайки LOHCAM и данни, налични от OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) и GLIPT (Gravitational Lens International Time Project), екипът определи не само, че LOHCAM работи както се надява, но и Rank2237 + 0305 може да включва диск, който може да се открие (от който черпи материя) да захранва своя лек двигател). Екипът също определи приблизителната маса на черна дупка на квазарите, размера на ултравиолетовия участък, излъчващ се от нея, и прецени напречното движение на черната дупка, докато се движи спрямо спиралната галактика.
Смята се, че централната черна дупка в Quasar QSO2237 + 0305 има комбинирана маса от 1,5 милиарда слънца - стойност, конкурираща тези на най-големите черни дупки, откривани някога. Такова масово число представлява 1 процент от общия брой звезди в нашата собствена галактика Млечен път. Междувременно и за сравнение, черната дупка на QSO2237 + 0305 е приблизително 50 пъти по-масивна от тази в центъра на нашата собствена галактика.
На базата на „двойни пикове“ на светене от квазара, Лий и др. Използват LOHCAM, за да определят и размера на диска за аккреция на Rank2237 + 0305, неговата ориентация и откриват централна затъмнителна зона около самата черна дупка. Самият диск е приблизително 1/3 от светлинна година в диаметър и е обърнат с лице към нас.
Впечатлен? Нека добавим също, че екипът е определил минималния брой микролензи и свързаните с тях маси, открити в лексика. В зависимост от приетата напречна скорост (при моделирането на LOHCAM), най-малкият обхват от този на газов гигант - като планетата Юпитер - до този на нашето собствено Слънце.
И така, как работи това „дупка“?
Проектите OGLE и GLIPT наблюдават промените в интензивността на визуална светлина, която струи към нас от всеки от четирите изгледа на 17-та величина на квазара. Тъй като повечето квазари са неразрешими, поради големите си разстояния в космоса, чрез телескоп. Колебанията в светимостта се разглеждат само като единична точка от данни, базирана на яркостта на целия квазар. Въпреки това, QSO2237 + 0305 представя четири изображения на квазара и всяко изображение подчертава светимостта, произлизаща от различна гледна точка на квазара. Чрез телескопско наблюдение на всичките четири изображения едновременно могат да се открият леки промени в интензитета на изображението по отношение на величината, датата и времето. В продължение на няколко месеца до години могат да се наблюдават значителен брой такива „големи усилващи събития“. Моделите, появяващи се от появата им (от един изглед на 17-та величина до следващия), след това могат да бъдат анализирани, за да покажат движение и интензивност. От това е възможен изглед с висока резолюция на нормално невиждана структура в квазара.
Може ли вие и вашият приятел с 20-инчовия доб-нютониан да направите това?
Със сигурност - но не без много скъпо оборудване и добра дръжка на някои сложни математически образни алгоритми. Хубаво място за начало обаче може би е просто да загърбите галактиката и да се мотаете с кръста за известно време ...
Написано от Джеф Барбър
