Lensa gravitasi "Einstein Ring" yang nyaris sempurna. Kredit gambar: ESO / VLT. Klik untuk memperbesar.
Ini Tahun Einstein. Seratus tahun yang lalu seorang pegawai paten Swiss yang sedikit dikenal di tahun-tahun awal karir ilmiah dihadapkan dengan serangkaian paradoks yang berkaitan dengan waktu dan ruang, energi dan materi. Berbakat dengan intuisi mendalam dan imajinasi yang kuat, Albert A. Einstein bangkit dari ketidakjelasan untuk menghadirkan cara yang sama sekali baru dalam memandang fenomena alam. Einstein menunjukkan kepada kita bahwa waktu hampir tidak ada hubungannya dengan jam, energi kurang berkaitan dengan kuantitas dan lebih berkaitan dengan kualitas, ruang bukan hanya? Kotak persegi besar untuk memasukkan barang, ”materi dan energi adalah dua sisi dari koin kosmik yang sama, dan gravitasi memiliki efek mendalam pada segalanya - cahaya, materi, waktu, dan ruang.
Hari ini kita menggunakan semua prinsip ini? diucapkan satu abad yang lalu - untuk menyelidiki hal-hal yang paling jauh di Semesta. Karena penyelidikan Einstein tentang efek fotolistrik, kita sekarang mengerti mengapa cahaya tidak kontinu tetapi anehnya dipenuhi dengan garis-garis gelap dan terang yang memberi tahu kita ketika cahaya dipancarkan, apa yang dipancarkan. dan hal-hal yang menyentuhnya dalam perjalanannya. Karena wawasan Einstein ke dalam konversi massa dan energi, kita sekarang memahami bagaimana matahari yang jauh menerangi kosmos, dan bagaimana medan magnet yang kuat membuat partikel hingga kecepatan luar biasa yang kemudian menghantam atmosfer Bumi. Dan karena gravitasi sekarang dipahami untuk memengaruhi segalanya, kita telah belajar bagaimana objek yang jauh dapat menangkap dan memfokuskan cahaya dari objek yang bahkan lebih jauh.
Meskipun kita belum menemukan contoh sempurna dari pelensaan gravitasi di Semesta, hari ini kita jauh lebih dekat dengan ideal itu. Dalam sebuah makalah yang berjudul "Penemuan Cincin Einstein pergeseran merah tinggi" yang diterbitkan 27 April 2005, Remi Cabanac dari Teleskop Kanada-Prancis-Hawaii, di Hawaii dan rekannya "melaporkan penemuan cincin Einstein parsial ... yang diproduksi oleh masif ( dan galaksi elips yang tampaknya terisolasi). " Sebelum penemuan ini, cincin Einstein paling lengkap yang ditemukan didokumentasikan pada tahun 1996 oleh S.J. Warren dari Imperial College di London. Cincin itu - juga salah satu dari sedikit yang terlihat dalam cahaya optik - sedikit kurang dari setengah lingkaran (170 derajat).
Remi Cabanac menjelaskan bahwa ia "menemukan sistem tersebut sambil mengamati di Teleskop Eropa Southern Observatory Sangat Besar di Chili dengan pencitraan spektro yang disebut FORS1." Remi mengatakan dia sedang memenuhi tanggung jawabnya sebagai astronom layanan, "mengamati Helmut Jerjen (rekan penulis kertas) melakukan pencitraan mendalam galaksi kerdil terdekat di pinggiran gugusan galaksi terdekat yang terkenal di Fornax." Remi terus mengatakan bahwa “matanya tertarik oleh busur terang yang sangat tidak biasa di barat laut lapangan, saya tahu itu adalah sesuatu yang sangat menakjubkan karena busur lensa biasanya sangat redup, dan saya mengamati dalam pita merah sedangkan busur biasanya kebiruan . "
Untuk mengkonfirmasi kecurigaannya terhadap penemuan baru, Remi "pergi ke database astronomi tetapi tidak ada yang ada di bawah koordinat." Kemudian Remi berkonsultasi dengan “Chris Lidman (rekan penulis dan ahli lensa lainnya) dan menunjukkan gambar itu kepadanya. Dia tidak bisa percaya itu adalah lensa pada awalnya karena sangat terang dan mencolok, Chris berpikir itu bisa menjadi artefak pada gambar. " Dengan dukungan Chris, Remi "melamar tindak lanjut spektroskopi dan menyadari bahwa itu adalah lense gravitasi yang benar dan penemuan yang sangat signifikan, karena sumber latar belakang sangat diperkuat dan sangat jauh."
Menurut makalah itu, cincin itu mengukir lingkaran "berbentuk-C" 270 derajat dalam keliling hampir lengkap dengan jari-jari yang jelas lebih dari 1 3/4 detik busur - kira-kira ukuran gambar "virtual" bintang yang terlihat pada daya tinggi melalui teleskop amatir kecil. Galaksi lensa adalah elips raksasa yang mirip dengan M87 di kluster Virgo-Coma. Lensa terletak sekitar 7 miliar tahun cahaya ke arah konstelasi Fornax (terlihat dari belahan bumi utara yang lebih hangat dan langit belahan bumi selatan). Galaksi sumber memikul pergeseran merah 3,77 - menunjukkan jarak resesi sekitar 11 BLY. Sumber dan galaksi lensa telah menerima penunjukan UNTUK J0332-3557 3h32m59s, -35d57m51s dan terletak dekat dengan gugusan galaksi Fornax - tetapi jauh melampaui itu dalam hal ruang nyata.
Apa yang membuat penemuan khusus ini begitu menarik secara astronomis adalah fakta bahwa galaksi lensa sangat masif, berada dalam periode ketenangan kelahiran bintang, terletak pada jarak yang sangat jauh dari Bumi, dan dapat diisolasi dari galaksi gugus lain di dalamnya. lokal spasial. Sementara itu galaksi sumber secara signifikan lebih terang (dengan satu ukuran bintang absolut) daripada galaksi-galaksi Lyman lainnya (galaksi-galaksi yang menggeser-geser Lyman Break pada 912 angstrom menjadi bagian spektrum yang terlihat), buruk dalam spektrum garis emisi, dan baru-baru ini memiliki menyelesaikan siklus kelahiran bintang cepat ("starburst"). Semua faktor-faktor ini digabung berarti bahwa UNTUK J0332 dapat memberikan banyak data mengenai pembentukan galaksi sebelum zaman inflasi Alam Semesta saat ini.
Menurut tim ilmu pengetahuan, "Salah satu masalah utama dalam pembentukan galaksi dalam kerangka LCDM (Lambda Cold Dark Matter) saat ini dari pembentukan struktur adalah sejarah perakitan massa dari lingkaran cahaya galaksi." Pemikiran saat ini adalah bahwa galaksi mengakumulasi massa halo - tonjolan bola besar dengan luminositas rendah di sekitar inti galaksi - sebelum pembentukan bintang benar-benar menendang. Salah satu cara untuk menyelidiki ide ini adalah untuk menentukan bagaimana rasio massa-ke-cahaya berubah seiring waktu ketika galaksi berevolusi . Tetapi untuk melakukan itu, Anda perlu mencicipi massa dan luminositas galaksi sebanyak mungkin, dari berbagai jenis, pada rentang ruang dan waktu seluas mungkin.
Penemuan FOR J0332 - dan tiga objek cincin Einstein parsial lainnya - membantu para astronom dengan menambahkan contoh galaksi yang biasanya tidak terdeteksi pada jarak yang jauh. Dari makalah tersebut, “Berbagai survei mendalam telah mengungkap populasi galaksi yang berbeda, tetapi kriteria seleksi menghasilkan sampel yang bias: sampel terpilih UV dan pita sempit sensitif terhadap galaksi pembentuk bintang aktif dan bias terhadap sistem yang diam dan berevolusi sementara sub-milimeter dan survei near-infrared memilih masing-masing galaksi starburst berdebu dan galaksi yang sangat merah. ”
Kesimpulan apa yang bisa kita tarik berdasarkan penemuan ini?
Remi menggarisbawahi pentingnya penemuan ini dengan mengatakan "Sumber yang diperkuat oleh lensa adalah galaksi dengan luminositas terang paling terang yang pernah ditemukan pada jarak seperti itu. Ini akan memberi kita informasi unik tentang kondisi fisik yang berlaku di media antarbintang ketika alam semesta hanya 12% dari usia sekarang. Bentuk sumber juga sangat penting karena memberikan jumlah massa di dalam lensa pada pergeseran merah z = 1. Hanya segelintir cincin Einstein yang ditemukan pada pergeseran merah setinggi itu. Ini akan memberikan pengukuran penting pada bagaimana massa galaksi elips berevolusi melalui waktu. ”
Ditulis oleh Jeff Barbour
