Кредит за изображение: Хъбъл
Известни са много примери, когато една галактика действа като гравитационна леща, създавайки множество изображения в небето на по-далечен обект като ярък квазар, скрит зад нея. Но има постоянна загадка повече от 20 години: общата теория на относителността на Айнщайн предвижда, че трябва да има нечетен брой изображения, но почти всички наблюдавани обективи имат само 2 или 4 известни изображения. Сега астрономът Джошуа Уин от Харвард-Смитсонианския център за астрофизика (CfA) и двама бивши колеги на CfA, Дейвид Русин (сега в Университета на Пенсилвания) и Кристофър Кочанек (Държавния университет в Охайо), идентифицират трето, централно изображение на квази квазар. Радио наблюденията на системата, известна като PMN J1632-0033 в съзвездието Опихух, разкриха слабо централно изображение, което може да се използва за изследване на свойствата на легиращата галактика и свръхмасивната черна дупка, която се очаква да лежи в нейния център.
„Намирането на този централен образ е интересно само по себе си, но е още по-важно за това, което може да ни каже за обективната галактика. Това ни предлага нов инструмент за изучаване на галактики толкова далеч, че дори и до космическия телескоп Хъбъл, те просто са слаби петна “, каза Уин.
Квазарите са изключително далечни и ярки обекти, за които се смята, че се захранват от супермасивни черни дупки. Те светят ярко чрез преобразуване на гравитационната енергия на материята, попадаща в черната дупка, в светлина и други видове радиация, като радиовълни.
При гравитационните лещи светлинните лъчи от квазар, които преминават близо до галактика, се огъват от гравитационното поле на галактиката, колкото биха били огънати при преминаване през стъклена леща. Колкото по-плътен е центърът на една галактика и колкото по-силна е нейната гравитация, толкова по-слаб ще бъде централният образ. И все пак това централно изображение, чиято светлина е минала най-близо до средата на галактиката на обектива, може да ни каже много за ядрото на тази галактика. Тази възможност прави намирането на такива централни изображения особено желателно.
В системата PMN J1632-0033 радио-силен квазар при червено изместване z = 3,42 (разстояние от около 11,5 милиарда светлинни години) се отдава от елиптична галактика при червено изместване z ~ 1 (на около 8 милиарда светлинни години) , Известно е, че съществуват две изображения на квазара, а трети, много слаб радиоизточник, се подозира, че е централното изображение. Този трети източник обаче се намира точно над галактиката на лещите и така може да е присъщ на самата галактика.
Наблюдавайки радио „цвят“ или спектър на всичките три изображения, използвайки много големия масив и много дългия основен масив на Националната научна фондация, Уин и неговите колеги предоставиха убедителни доказателства, че третият източник наистина е централното изображение на квазара. Спектърът му е по същество идентичен с другите две изображения, с изключение на ниски честоти, при които част от радиоенергията е била погълната от обективната галактика.
Геометрията и свойствата на трите изображения на квазара вече ни говорят за ядрото на лещинската галактика. Например централната му черна дупка тежи по-малко от 200 милиона слънчеви маси. Също така повърхностната му плътност (количество материя, както се проектира спрямо небесната равнина) в местоположението на централното изображение е повече от 20 000 слънчеви маси на квадратен парсек. (За сравнение, повърхностната плътност на Млечния път в близост до нашето слънце е около 50 слънчеви маси на квадратен парсек.) И двете цифри за обективната галактика са съгласни с очакванията, основани на подробни наблюдения на галактики стотици пъти по-близо до Земята.
„Почти всичките ни знания за галактическите центрове идват от изучаването на много близки галактики. Забележителното при централните изображения е, че можете да получите подобна информация за сърцевините на галактиките стотици пъти по-далеч и милиарди години по-млади от съседните ни галактики “, каза Уин.
Това изследване е достъпно онлайн на адрес http://arxiv.org/abs/astro-ph/0312136 и ще бъде публикувано в броя от 12 февруари 2004 г. на списанието Nature.
Със седалище в Кеймбридж, Масачузетс, Центърът за астрофизика в Харвард-Смитсън е съвместно сътрудничество между Смитсоновската астрофизична обсерватория и обсерваторията на Харвардския колеж. Учените от CfA, организирани в шест изследователски отдела, изучават произхода, еволюцията и крайната съдба на Вселената.
Оригинален източник: Harvard CfA News Release
