Kredit gambar: ESO
Ahli astronomi dari European Southern Observatory telah menemui lensa graviti "cincin Einstein" yang sangat jarang berlaku, di mana cahaya dari quasar yang jauh melengkung dan diperbesar oleh graviti galaksi yang lebih dekat. Kedua-dua objek itu sejajar rapat sehingga gambar quasar membentuk cincin di sekitar galaksi dari sudut pandang kami di Bumi. Dengan pengukuran yang teliti, tim dapat menentukan bahwa quasar berjarak 6,3 miliar tahun cahaya, dan galaksi hanya 3,5 miliar tahun cahaya, menjadikannya lensa gravitasi terdekat yang pernah dijumpai.
Menggunakan teleskop ESO 3.6-m di La Silla (Chile), pasukan astronomi antarabangsa [1] telah menemui fatamorgana kosmik yang kompleks di kawah buruj selatan (Piala). Sistem "lensa gravitasi" ini terdiri dari (setidaknya) empat gambar quasar yang sama serta gambar galaksi berbentuk cincin di mana quasar berada - dikenal sebagai "cincin Einstein". Galaksi lensa yang lebih dekat yang menyebabkan ilusi optik yang menarik ini juga kelihatan.
Pasukan ini memperoleh spektrum objek ini dengan kamera EMMI baru yang dipasang pada Teleskop Teknologi Baru ESO 3.5-m (NTT), juga di balai cerap La Silla. Mereka mendapati bahawa quasar lensa [2] terletak pada jarak 6,300 juta tahun cahaya ("pergeseran merahnya" adalah z = 0,66 [3]) sementara galaksi elips lensa berada di tengah-tengah antara quasar dan kita, pada jarak 3,500 juta tahun cahaya (z = 0,3).
Sistem ini telah ditetapkan sebagai RXS J1131-1231 - ini adalah quasar lensa gravitasi terdekat yang ditemui setakat ini.
Cermin kosmik
Prinsip fizikal di sebalik "lensa graviti" (juga dikenal sebagai "fatamorgana kosmik") telah dikenal sejak tahun 1916 sebagai akibat dari Teori Relativiti Umum Albert Einstein. Medan graviti objek besar melengkung geometri tempatan Alam Semesta, sehingga sinar cahaya yang melintas dekat dengan objek dibengkokkan (seperti "garis lurus" di permukaan Bumi semestinya melengkung kerana kelengkungan permukaan Bumi) .
Kesan ini pertama kali diperhatikan oleh ahli astronomi pada tahun 1919 semasa gerhana matahari total. Pengukuran kedudukan bintang yang tepat yang dilihat di langit gelap dekat Matahari yang gerhana menunjukkan perpindahan yang jelas ke arah yang bertentangan dengan Matahari, sama seperti yang diramalkan oleh teori Einstein. Kesannya disebabkan oleh tarikan graviti foton bintang ketika mereka melintas dekat Matahari dalam perjalanan ke kita. Ini adalah pengesahan langsung mengenai fenomena yang sama sekali baru dan ia merupakan tonggak dalam fizik.
Pada tahun 1930-an, ahli astronomi Fritz Zwicky (1898 - 1974), berketurunan Swiss dan bekerja di Observatorium Mount Wilson di California, menyedari bahawa kesan yang sama juga mungkin berlaku di luar angkasa di mana galaksi dan kelompok galaksi besar mungkin cukup padat dan besar untuk membengkokkan cahaya dari objek yang lebih jauh. Namun, hanya lima dekad kemudian, pada tahun 1979, ideanya disahkan secara pemerhatian ketika contoh pertama fatamorgana kosmik ditemui (sebagai dua gambaran dari kuasar jauh yang sama).
Cermin kosmik umumnya dilihat sebagai beberapa gambar dari satu quasar [2], yang dilensa oleh galaksi yang terletak di antara quasar dan kita. Bilangan dan bentuk gambar quasar bergantung pada kedudukan relatif quasar, galaksi lensa dan kita. Lebih-lebih lagi, jika penjajarannya sempurna, kita juga akan melihat gambar berbentuk cincin di sekitar objek lensa. "Cincin Einstein" seperti itu sangat jarang terjadi, dan hanya dapat dilihat dalam beberapa kes.
Kepentingan lain dari kesan lensa graviti adalah bahawa ia tidak hanya menghasilkan gambar berganda atau berganda dari objek yang sama, tetapi juga bahawa kecerahan gambar-gambar ini meningkat dengan ketara, sama seperti yang berlaku dengan lensa optik biasa. Galaksi jarak jauh dan gugus galaksi boleh bertindak sebagai "teleskop semula jadi" yang memungkinkan kita untuk melihat objek yang lebih jauh yang mungkin terlalu samar untuk dikesan dengan teleskop astronomi yang ada sekarang.
Teknik penajaman gambar dapat menyelesaikan fatamorgana kosmik dengan lebih baik
Lensa graviti baru, yang ditunjuk RXS J1131-1231, ditemukan pada Mei 2002 oleh Dominique Sluse, ketika itu seorang pelajar PhD di ESO di Chile, ketika memeriksa gambar quasar yang diambil dengan teleskop ESO 3.6-m di Observatorium La Silla. Penemuan sistem ini mendapat keuntungan dari keadaan pemerhatian yang baik yang berlaku pada masa pemerhatian. Dari pemeriksaan visual sederhana terhadap gambar-gambar ini, Sluse membuat kesimpulan sementara bahawa sistem ini mempunyai empat bintang seperti (gambar quasar ber lensa) dan satu komponen (galaksi lensa) yang tersebar.
Kerana pemisahan yang sangat kecil antara komponen, urutan satu arka detik atau kurang, dan kesan "kabur" yang tidak dapat dielakkan yang disebabkan oleh pergolakan di atmosfera darat ("melihat"), para astronom menggunakan perisian penajam gambar yang canggih untuk menghasilkan yang lebih tinggi -Resolusi gambar yang dapat dilakukan pengukuran kecerahan dan kedudukan yang tepat (lihat juga ESO PR 09/97). Teknik yang disebut "dekonvolusi" ini memungkinkan untuk memvisualisasikan sistem yang kompleks ini dengan lebih baik dan, khususnya, untuk mengesahkan dan menjadikan cincin Einstein yang berkaitan lebih jelas, lih. Foto PR 20a / 03.
Pengenalpastian sumber dan lensa
Pasukan ahli astronomi [1] kemudian menggunakan Teleskop Teknologi Baru (NTT) ESO 3.5-m di La Silla untuk mendapatkan spektrum komponen imej individu dari sistem lensa ini. Ini sangat mustahak kerana, seperti cap jari manusia, spektrum memungkinkan pengenalan objek yang diperhatikan secara jelas.
Walaupun begitu, ini bukan tugas yang mudah kerana imej berbeza dari fatamorgana kosmik terletak sangat dekat satu sama lain di langit dan keadaan terbaik mungkin diperlukan untuk mendapatkan spektrum yang bersih dan terpisah. Walau bagaimanapun, kualiti optik NTT yang sangat baik digabungkan dengan keadaan penglihatan yang cukup baik (sekitar 0.7 arcsecond) membolehkan para astronom mengesan "cap jari spektrum" dari sumber dan objek yang bertindak sebagai lensa, rujuk. Foto PR ESO 20b / 03.
Penilaian spektrum menunjukkan bahawa sumber latar adalah quasar dengan pergeseran merah z = 0,66 [3], sesuai dengan jarak sekitar 6,300 juta tahun cahaya. Cahaya dari quasar ini dilensasikan oleh galaksi elips besar dengan pergeseran merah z = 0.3, iaitu pada jarak 3.500 juta tahun cahaya atau kira-kira separuh antara quasar dan kita. Ini adalah quasar lensa graviti terdekat yang diketahui hingga kini.
Oleh kerana geometri spesifik lensa dan kedudukan galaksi lensa, adalah mungkin untuk menunjukkan bahawa cahaya dari galaksi yang diperpanjang di mana terletaknya quasar juga harus lensa dan dapat dilihat sebagai gambar berbentuk cincin. Bahawa ini memang ditunjukkan oleh Foto PR 20a / 03 yang dengan jelas menunjukkan adanya "cincin Einstein" seperti itu, yang mengelilingi gambar galaksi lensa yang lebih dekat.
Lensa mikro dalam lensa makro?
Konfigurasi tertentu gambar lensa individu yang diperhatikan dalam sistem ini telah memungkinkan para astronom menghasilkan model terperinci sistem tersebut. Dari sini, mereka kemudian dapat membuat ramalan mengenai kecerahan relatif dari pelbagai gambar lensa.
Agak tidak disangka-sangka, mereka mendapati bahawa kecerahan yang diramalkan dari tiga gambar seperti bintang yang paling terang dari quasar tidak sesuai dengan yang diperhatikan - salah satunya ternyata satu magnitud (iaitu, faktor 2.5) lebih terang daripada yang dijangkakan . Ramalan ini tidak mempersoalkan Relativiti Umum tetapi menunjukkan bahawa kesan lain berlaku dalam sistem ini.
Hipotesis yang dikemukakan oleh pasukan adalah bahawa salah satu gambar tertakluk kepada "microlensing". Kesan ini mempunyai sifat yang sama dengan fatamorgana kosmik - banyak gambar yang diperbesar dari objek terbentuk - tetapi dalam kes ini, pesongan sinar cahaya tambahan disebabkan oleh satu bintang (atau beberapa bintang) di dalam galaksi lensa. Hasilnya adalah ada gambar quasar tambahan (yang belum terselesaikan) dalam salah satu gambar lensa makro.
Hasilnya adalah "penguatan berlebihan" dari gambar tertentu ini. Adakah ini benar-benar akan segera diuji melalui pemerhatian baru sistem lensa graviti ini dengan ESO Very Large Telescope (VLT) di Paranal (Chile) dan juga dengan observatorium radio Very Large Array (VLA) di New Mexico (Amerika Syarikat) ).
Prospek
Hingga kini, 62 quasar berbilang gambar telah ditemui, dalam kebanyakan kes menunjukkan 2 atau 4 gambar dari quasar yang sama. Kehadiran gambar memanjang dari quasar dan, khususnya, gambar seperti cincin sering diperhatikan pada panjang gelombang radio. Walau bagaimanapun, ini masih merupakan fenomena yang jarang berlaku dalam domain optik - hanya empat sistem tersebut yang telah dicitrakan oleh telekomunikasi optik / inframerah sehingga sekarang.
Sistem RXS J1131-1231 yang kompleks dan terang sekarang ditemui adalah makmal astrofizik yang unik. Ciri-ciri yang jarang berlaku (misalnya, kecerahan, kehadiran gambar berbentuk cincin, pergeseran merah kecil, sinar-X dan pancaran radio, lensa yang dapat dilihat,…) kini akan membolehkan para astronom mengkaji sifat-sifat galaksi lensa, termasuk kandungan bintangnya, struktur dan taburan jisim dengan terperinci, dan untuk meneliti morfologi sumber. Kajian-kajian ini akan menggunakan pemerhatian baru yang sedang diperoleh dengan VLT di Paranal, dengan interferometer radio VLA di New Mexico dan dengan Teleskop Angkasa Hubble.
Maklumat lanjut
Penyelidikan yang dijelaskan dalam siaran pers ini disajikan dalam Surat kepada Editor, segera muncul dalam jurnal profesional Eropah Astronomi & Astrofisika ("Quasar bergambar empat kali dengan calon cincin Einstein optik: 1RXS J113155.4-123155", oleh Dominique Sluse et al.).
Maklumat lebih lanjut mengenai lensa graviti dan kumpulan penyelidikan ini juga boleh didapati di URL: http://www.astro.ulg.ac.be/GRech/AEOS/.
Catatan
[1]: Pasukan ini terdiri daripada Dominique Sluse, Damien Hutsem? Kers, dan Thodori Nakos (ESO dan Institut d'Astrophysique et de G? Ophysique de l'Universit? De Li? Ge - IAGL), Jean-Fran? Ois Claeskens , Fr? D? Ric Courbin, Christophe Jean, dan Jean Surdej (IAGL), Malvina Billeres (ESO), dan Sergiy Khmil (Balai Cerap Astronomi Universiti Shevchentko).
[2]: Quasar adalah galaksi yang aktif, pusatnya mengeluarkan sejumlah besar tenaga dan zarah-zarah yang bertenaga. Dipercayai bahawa mereka menyimpan lubang hitam besar di pusat mereka dan tenaga dihasilkan apabila bahan di sekitarnya jatuh ke dalam lubang hitam ini. Objek jenis ini pertama kali ditemui pada tahun 1963 oleh ahli astronomi Belanda-Amerika Maarten Schmidt di Observatorium Palomar (California, Amerika Syarikat) dan namanya merujuk pada penampilan "seperti bintang" mereka pada gambar yang diperoleh pada masa itu.
[3]: Dalam astronomi, "pergeseran merah" menunjukkan pecahan di mana garis-garis dalam spektrum objek dipindahkan ke arah panjang gelombang yang lebih panjang. Oleh kerana pergeseran merah objek kosmologi meningkat dengan jarak, pergeseran merah galaksi terpencil juga memberikan anggaran jaraknya.
Sumber Asal: Siaran Berita ESO
