Kredit gambar: Hubble
Spiral galaksi PGC 69457 terletak berhampiran sempadan buruj Pegasus dan Aquarius kira-kira 3 darjah di sebelah selatan Theta Pegasi dengan magnitud ketiga - tetapi jangan gali pembiasan 60mm untuk mencarinya. Galaksi sebenarnya berjarak sekitar 400 juta tahun cahaya dan mempunyai kecerahan yang jelas dengan magnitud 14.5. Oleh itu, musim gugur berikutnya mungkin merupakan masa yang tepat untuk bergaul dengan rakan "astro-nut" anda yang selalu menuju ke matahari terbenam untuk melepaskan diri dari lampu bandar dengan alat muzik amatur yang lebih besar, lebih besar ...
Tetapi terdapat banyak galaksi berukuran 14 di langit - apa yang menjadikan PGC 69457 begitu istimewa?
Untuk memulakan dengan kebanyakan galaksi tidak "menyekat" pandangan quasar yang lebih jauh (QSO2237 + 0305). Dan sekiranya ada yang lain, hanya sedikit yang mempunyai taburan badan berkepadatan tinggi yang tepat yang diperlukan untuk menyebabkan cahaya “membengkok” dengan cara supaya objek yang tidak kelihatan dapat dilihat. Dengan PGC 69457 anda tidak mendapat satu - tetapi empat - memisahkan pandangan berskala ke-17 dari quasar yang sama kerana menghadapi masalah memasang satu tiub kekuda 20 inci dobsonian. Adakah ia berbaloi? (Bolehkah anda mengatakan "empat kali lipat kesenangan memerhatikan anda"?)
Tetapi fenomena di sebalik pandangan sedemikian lebih menarik bagi ahli astronomi profesional. Apa yang dapat kita pelajari dari kesan yang begitu unik?
Teorinya sudah mapan - Albert Einstein meramalkannya dalam "Teori Relativiti Umum" tahun 1915. Idea inti Einstein adalah bahawa seorang pemerhati mengalami pecutan dan satu pegun dalam bidang graviti tidak dapat membezakan perbezaan antara keduanya pada "berat badan mereka" ". Dengan meneroka idea ini sepenuhnya, menjadi jelas bahawa bukan hanya masalah tetapi cahaya (walaupun tanpa massa) mengalami kebingungan yang sama. Oleh kerana itu, cahaya yang mendekati medan graviti pada sudut "dipercepat ke arah" sumber graviti - tetapi kerana halaju cahaya tetap, pecutan sedemikian hanya mempengaruhi jalan dan panjang gelombang cahaya - bukan kelajuan sebenarnya.
Lensa graviti itu sendiri pertama kali dikesan semasa gerhana matahari total pada tahun 1919. Ini dilihat sebagai sedikit perubahan kedudukan bintang-bintang berhampiran korona Matahari seperti yang ditangkap pada plat fotografi. Oleh kerana pemerhatian ini, kami sekarang tahu bahawa anda tidak memerlukan lensa untuk membengkokkan cahaya - atau bahkan air untuk membiaskan gambar Koi yang berenang di kolam. Jirim seperti cahaya mengambil jalan paling sedikit rintangan dan ini bermaksud mengikuti lengkung ruang graviti serta lengkung optik lensa. Cahaya dari QSO2237 + 0305 hanya melakukan apa yang datang secara semula jadi dengan melayari kontur "ruang-waktu" melengkung di sekitar bintang-bintang lebat yang terletak di sepanjang garis penglihatan dari sumber yang jauh melalui galaksi yang lebih berdekatan. Perkara yang sangat menarik mengenai Einstein's Cross datang kepada apa yang diceritakan kepada kita mengenai semua massa yang terlibat - yang ada di galaksi yang membiaskan cahaya, dan Yang Besar di tengah-tengah quasar yang menjadi sumbernya.
Dalam makalah mereka "Pembinaan semula lengkung cahaya mikrolensens dari Einstein Cross" astrofisikawan Korea Dong-Wook Lee (et al) dari Universiti Sejong bekerjasama dengan ahli astrofizik Belgia J. Surdez (et al) dari Universiti Liege, menemui bukti cakera pertambahan yang mengelilingi lubang hitam di Quasar QSO2237 + 0305. Bagaimana perkara seperti itu boleh dilakukan pada jarak yang jauh?
Lensa secara amnya "mengumpul dan memfokuskan cahaya" dan "lensa graviti" (Lee at al menunjukkan sekurang-kurangnya lima badan berjisim rendah tetapi sangat pekat) dalam PGC 69457, melakukan perkara yang sama. Dengan cara ini, cahaya dari quasar yang biasanya bergerak jauh dari instrumen kita "membungkus" galaksi untuk datang ke arah kita. Oleh kerana itu, kita "melihat" 100,000 kali lebih terperinci daripada yang mungkin. Tetapi ada hasilnya: Walaupun mendapat resolusi 100,000 kali lebih banyak, kami masih hanya melihat cahaya, bukan terperinci. Dan kerana terdapat beberapa massa yang membiaskan cahaya di galaksi, kita melihat lebih dari satu pandangan mengenai quasar.
Untuk mendapatkan maklumat yang berguna dari quasar, anda harus mengumpulkan cahaya dalam jangka masa yang panjang (bulan hingga tahun) dan menggunakan algoritma analitik khas untuk menyatukan data yang dihasilkan. Kaedah yang digunakan oleh Lee dan rakan-rakannya disebut LOHCAM (LOcal Hae CAustic Modeling). (HAE itu sendiri adalah singkatan untuk Acara Penguat Tinggi). Dengan menggunakan LOHCAM dan data yang tersedia dari OGLE (Percubaan Lensing Gravitasional Optik) dan GLIPT (Projek Waktu Lensa Gravitasional Antarabangsa), pasukan itu menentukan bukan sahaja LOHCAM berfungsi seperti yang diharapkan tetapi QSO2237 + 0305 mungkin termasuk cakera penambahan yang dapat dikesan (dari mana ia menarik bahan untuk menghidupkan enjin ringannya). Pasukan ini juga telah menentukan jisim lubang hitam kuarsa, ukuran kawasan ultraviolet yang memancar darinya, dan menganggarkan gerakan melintang lubang hitam ketika bergerak relatif terhadap galaksi lingkaran.
Lubang hitam tengah di Quasar QSO2237 + 0305 dianggap mempunyai jisim gabungan 1.5 bilion Matahari - nilai yang menyaingi lubang hitam pusat terbesar yang pernah ditemui. Bilangan jisim sedemikian mewakili 1 peratus daripada jumlah bintang di galaksi Bima Sakti kita sendiri. Sementara itu dan perbandingannya, lubang hitam QSO2237 + 0305 kira-kira 50 kali lebih besar daripada di galaksi kita sendiri.
Berdasarkan "puncak dua" dalam cahaya dari quasar, Lee et al menggunakan LOHCAM untuk juga menentukan ukuran cakera penambahan QSO2237 + 0305, orientasinya, dan mengesan kawasan kabur pusat di sekitar lubang hitam itu sendiri. Cakera itu sendiri kira-kira 1/3 dari diameter tahun cahaya dan dihidupkan menghadap ke arah kita.
Terkesan? Mari kita tambahkan juga bahawa pasukan telah menentukan bilangan minimum mikrolens dan jisim berkaitan yang terdapat di galaksi lensa. Bergantung pada halaju melintang yang diandaikan (dalam pemodelan LOHCAM), jarak terkecil dari gergasi gas - seperti planet Musytari - melalui kecepatan Matahari kita sendiri.
Jadi bagaimana perkara "lubang" ini berfungsi?
Projek OGLE dan GLIPT memantau perubahan dalam intensiti aliran cahaya visual kepada kami dari masing-masing dari empat paparan quasar berskala ke-17. Oleh kerana kebanyakan quasar tidak dapat diselesaikan, kerana jaraknya yang sangat jauh di ruang angkasa, dengan teleskop. Fluktuasi luminositi dilihat hanya sebagai satu titik data berdasarkan kecerahan keseluruhan quasar. Walau bagaimanapun, QSO2237 + 0305 menyajikan empat gambar quasar dan setiap gambar menyoroti cahaya yang berasal dari perspektif quasar yang berbeza. Dengan memantau secara teleskopik keempat gambar secara serentak, sedikit variasi intensiti gambar dapat dikesan dan direkodkan dari segi besarnya, tarikh, dan waktu. Selama beberapa bulan hingga bertahun-tahun, sejumlah besar "peristiwa penguatan tinggi" dapat terjadi. Pola yang muncul dari kejadiannya (dari satu paparan magnitud ke-17 ke seterusnya) kemudian dapat dianalisis untuk menunjukkan pergerakan dan intensiti. Oleh itu, paparan resolusi yang sangat tinggi dari struktur yang biasanya tidak dapat dilihat di dalam quasar adalah mungkin.
Mungkinkah anda dan rakan anda dengan 20 inci dob-newtonian melakukan ini?
Pasti - tetapi tidak tanpa beberapa peralatan yang sangat mahal dan pegangan yang baik pada beberapa algoritma pengimejan matematik yang kompleks. Tempat yang bagus untuk bermula tetapi mungkin hanya dengan menjelajahi galaksi dan menggantung dengan salib sebentar ...
Ditulis oleh Jeff Barbour
