Lensa graviti cincin Einstein: SDSS J163028.15 + 452036.2. Kredit gambar: Hubble. Klik untuk membesarkan
Ketika Albert Einstein mengembangkan teorinya mengenai relativiti umum hampir satu abad yang lalu, dia mengusulkan agar medan graviti dari objek besar dapat secara dramatis melengkapkan ruang dan memesongkan cahaya.
Ilusi optik yang dihasilkan oleh kesan ini disebut lensa graviti. Sama seperti alam dengan memiliki kanta pembesar raksasa di ruang yang memutar dan menguatkan cahaya objek yang lebih jauh. Einstein menggambarkan lensa graviti dalam sebuah makalah yang diterbitkan pada tahun 1936. Tetapi dia berpendapat kesannya tidak dapat dilihat kerana penyimpangan optik yang dihasilkan oleh ruang melengkung bintang latar depan akan terlalu kecil sehingga tidak dapat diukur oleh teleskop terbesar pada zamannya.
Kini, hampir satu abad kemudian, ahli astronomi telah menggabungkan dua aset astronomi yang kuat, Sloan Digital Sky Survey (SDSS) dan Teleskop Angkasa Hubble NASA, untuk mengenal pasti 19 galaksi "lensa gravitasi" baru, yang menambah ketara pada kira-kira 100 lensa graviti yang sebelumnya diketahui. Di antara 19 ini, mereka telah menemui lapan cincin Einstein yang baru, yang mungkin merupakan manifestasi yang paling elegan dari fenomena lensa. Hanya tiga cincin seperti itu yang pernah dilihat dalam cahaya yang dapat dilihat.
Dalam lensa graviti, cahaya dari galaksi yang jauh dapat dipesongkan dalam perjalanannya ke Bumi oleh medan graviti mana-mana objek besar yang ada di jalan. Oleh kerana itu, kita melihat galaksi diputarbelitkan menjadi busur atau beberapa gambar yang terpisah. Ketika kedua galaksi tepat berbaris, cahaya membentuk pola mata lembu, yang disebut cincin Einstein, di sekitar galaksi latar depan.
Lensa yang baru ditemui berasal dari projek yang sedang berlangsung yang disebut Sloan Lens ACS Survey (SLACS). Pasukan ahli astronomi, yang diketuai oleh Adam Bolton dari Pusat Astrofizik Harvard-Smithsonian di Cambridge, Mass., Dan Leon Koopmans dari Institut Astronomi Kapteyn di Belanda, memilih lensa calon dari antara beberapa ratus ribu spektrum optik galaksi elips di Penyiasatan Langit Digital Sloan. Mereka kemudian menggunakan mata tajam Kamera Lanjutan Hubble untuk Survei untuk membuat pengesahan.
"Skala besar SDSS, bersama dengan kualiti pencitraan teleskop Hubble, telah membuka peluang yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk penemuan lensa gravitasi baru," jelas Bolton. "Kami berjaya mengenal pasti satu dari setiap 1.000 galaksi yang menunjukkan tanda-tanda lensa graviti galaksi lain."
Pasukan SLACS mengimbas spektrum kira-kira 200,000 galaksi 2 hingga 4 bilion tahun cahaya. Pasukan ini mencari bukti yang jelas mengenai pelepasan dari galaksi dua kali lebih jauh dari Bumi dan tepat di belakang galaksi yang lebih dekat. Mereka kemudian menggunakan Kamera Lanjutan Hubble untuk Survei untuk mengambil gambar 28 dari galaksi calon ini. Dengan mengkaji busur dan cincin yang dihasilkan oleh 19 calon ini, para astronom dapat dengan tepat mengukur jisim galaksi latar depan.
Selain menghasilkan bentuk ganjil, lensa graviti memberikan astronomi penyiasat paling langsung mengenai penyebaran bahan gelap di galaksi elips. Bahan gelap adalah bentuk jirim yang tidak kelihatan dan eksotik yang belum dapat dilihat secara langsung. Ahli astronomi menyimpulkan keberadaannya dengan mengukur pengaruh graviti. Bahan gelap meluas dalam galaksi dan membentuk sebahagian besar jisim alam semesta. Dengan mencari bahan gelap di galaksi, para astronom berharap dapat memperoleh gambaran mengenai pembentukan galaksi, yang pastinya bermula di sekitar kepekatan zat gelap yang kental di alam semesta awal.
"Hasil kami menunjukkan bahawa, rata-rata, 'galaksi lensa elips' ini memiliki struktur ketumpatan jisim khas yang sama dengan yang diperhatikan pada galaksi spiral," sambung Bolton. “Ini sesuai dengan peningkatan proporsi materi gelap berbanding bintang ketika seseorang bergerak menjauh dari pusat galaksi lensa dan ke pinggirannya yang lebih lemah. Dan kerana gelaxies lensa ini agak terang, kami dapat memantapkan hasil ini dengan pemerhatian spektroskopi berasaskan permukaan lebih lanjut mengenai gerakan bintang dalam lensa. "
"Mampu mempelajari lensa gravitasi ini dan lain-lain sejauh beberapa miliar tahun membolehkan kita melihat secara langsung sama ada pengedaran jisim gelap [tidak kelihatan] dan perubahan yang dapat dilihat dengan masa kosmik," tambah Dr. Koopmans. "Dengan maklumat ini, kita dapat menguji gagasan yang umum dipegang bahawa galaksi terbentuk dari perlanggaran dan penggabungan galaksi yang lebih kecil."
The Sloan Digital Sky Survey, dari mana sampel calon lensa SLACS dipilih, dimulai pada tahun 1998 dengan teleskop dasar tanah yang dibuat khusus untuk mengukur warna dan kecerahan lebih dari 100 juta objek di seperempat langit dan peta jarak ke sejuta galaksi dan quasar. "Jenis tinjauan lensa graviti ini bukanlah tujuan asal SDSS, tetapi dimungkinkan oleh kualiti data SDSS yang sangat baik," kata Scott Burles dari Massachusetts Institute of Technology di Cambridge, Mass., Seorang anggota pasukan SLACS dan salah satu pencipta SDSS.
"Bonus tambahan dari pangkalan data SDSS yang besar adalah kami dapat merancang kriteria carian kami untuk mencari lensa yang paling sesuai untuk tujuan sains tertentu," kata ahli pasukan SLACS Tommaso Treu dari University of California, Santa Barbara . “Sedangkan hingga sekarang kami telah memilih galaksi terbesar sebagai sasaran kami, pada tahap berikutnya tinjauan kami menargetkan galaksi lensa yang lebih kecil. Terdapat cadangan bahawa struktur galaksi berubah dengan ukuran galaksi. Dengan mengenal pasti objek-objek langka ini 'on-demand', kita akan dapat pertama kalinya untuk menguji apakah ini benar. "
Menambahkan ahli pasukan SLACS Leonidas Moustakas dari NASA Jet Propulsion Laboratory dan California Institute of Technology di Pasadena, Calif. galaksi-galaksi yang jauh ini. "
Tinjauan SLACS berlanjutan, dan sejauh ini pasukan telah menggunakan Hubble untuk mempelajari hampir 50 galaksi lensa calon mereka. Jumlah akhirnya dijangka lebih dari 100, dengan banyak lensa baru di antaranya. Penemuan awal tinjauan akan muncul dalam edisi Februari 2006 Jurnal Astrofisika dan dalam dua makalah lain yang telah diserahkan kepada jurnal itu.
Sumber Asal: Siaran Berita Hubblesite
