Kredit gambar: ESO
Para astronom dari European Southern Observatory telah menemukan lensa gravitasi "cincin Einstein" yang sangat langka, di mana cahaya dari quasar yang jauh dibengkokkan dan diperbesar oleh gravitasi galaksi yang lebih dekat. Kedua objek sangat erat selaras sehingga gambar quasar membentuk sebuah cincin di sekitar galaksi dari titik pandang kami di Bumi. Dengan pengukuran yang cermat, tim dapat menentukan bahwa quasar berjarak 6,3 miliar tahun cahaya, dan galaksi hanya berjarak 3,5 miliar tahun cahaya, menjadikannya lensa gravitasi terdekat yang pernah ditemukan.
Menggunakan ESO 3,6-m teleskop di La Silla (Chili), tim astronom internasional [1] telah menemukan fatamorgana kosmik yang kompleks di konstelasi selatan Kawah (Piala). Sistem "lensa gravitasi" ini terdiri dari (setidaknya) empat gambar quasar yang sama serta gambar galaksi berbentuk cincin tempat quasar berada - dikenal sebagai "cincin Einstein". Galaksi lensa yang lebih dekat yang menyebabkan ilusi optik yang menarik ini juga terlihat jelas.
Tim memperoleh spektra benda-benda ini dengan kamera EMMI baru yang dipasang pada ESO 3,5-m New Technology Telescope (NTT), juga di observatorium La Silla. Mereka menemukan bahwa quasar lensa [2] terletak pada jarak 6.300 juta tahun cahaya ("pergeseran merah" adalah z = 0,66 [3]) sementara galaksi elips lensa secara kasar setengah jalan antara quasar dan kita, pada jarak tertentu. dari 3.500 juta tahun cahaya (z = 0,3).
Sistem ini telah ditunjuk RXS J1131-1231 - ini adalah quasar dengan lensa gravitasi terdekat yang ditemukan sejauh ini.
Fatamorgana kosmik
Prinsip fisik di balik "lensa gravitasi" (juga dikenal sebagai "fatamorgana kosmik") telah dikenal sejak 1916 sebagai konsekuensi dari Teori Relativitas Umum Albert Einstein. Medan gravitasi dari sebuah benda masif melengkung pada geometri lokal Semesta, sehingga sinar cahaya yang lewat di dekat benda tersebut bengkok (seperti "garis lurus" pada permukaan Bumi harus melengkung karena lengkungan permukaan bumi) .
Efek ini pertama kali diamati oleh para astronom pada tahun 1919 selama gerhana matahari total. Pengukuran posisi yang akurat dari bintang-bintang yang terlihat di langit gelap di dekat Matahari yang hilang menunjukkan adanya perpindahan yang jelas ke arah yang berlawanan dengan Matahari, kira-kira sebanyak yang diprediksi oleh teori Einstein. Efeknya adalah karena gaya tarik gravitasi dari foton bintang ketika mereka melewati dekat Matahari dalam perjalanan ke kita. Ini adalah konfirmasi langsung dari fenomena yang sama sekali baru dan itu merupakan tonggak sejarah dalam fisika.
Pada 1930-an, astronom Fritz Zwicky (1898 - 1974), berkebangsaan Swiss dan bekerja di Mount Wilson Observatory di California, menyadari bahwa efek yang sama juga dapat terjadi jauh di luar angkasa di mana galaksi dan kluster galaksi besar mungkin cukup padat dan masif. untuk menekuk cahaya dari objek yang lebih jauh. Namun, baru lima dasawarsa kemudian, pada tahun 1979, ide-idenya secara observasi dikonfirmasi ketika contoh pertama dari fatamorgana kosmik ditemukan (sebagai dua gambar dari quasar yang sama jauh).
Fatamorgana kosmik umumnya dilihat sebagai beberapa gambar dari satu quasar [2], dimotori oleh galaksi yang terletak antara quasar dan kita. Jumlah dan bentuk gambar quasar tergantung pada posisi relatif quasar, galaksi lensa dan kita. Selain itu, jika pelurusannya sempurna, kami juga akan melihat gambar berbentuk cincin di sekitar objek pelensing. "Cincin Einstein" seperti itu sangat jarang, dan hanya diamati dalam beberapa kasus.
Minat khusus lain dari efek pelensaan gravitasi adalah bahwa ia tidak hanya menghasilkan gambar ganda atau berganda dari objek yang sama, tetapi juga kecerahan gambar-gambar ini meningkat secara signifikan, seperti halnya yang terjadi pada lensa optik biasa. Galaksi jauh dan kluster galaksi dengan demikian dapat bertindak sebagai "teleskop alami" yang memungkinkan kita untuk mengamati objek yang lebih jauh yang seharusnya terlalu samar untuk dideteksi dengan teleskop astronomi yang tersedia saat ini.
Teknik penajaman gambar menyelesaikan fatamorgana kosmik dengan lebih baik
Lensa gravitasi baru, yang ditunjuk RXS J1131-1231, secara kebetulan ditemukan pada Mei 2002 oleh Dominique Sluse, yang saat itu adalah seorang mahasiswa PhD di ESO di Chili, ketika memeriksa gambar quasar yang diambil dengan teleskop 3,6-m ESO di Observatorium La Silla. Penemuan sistem ini mendapat keuntungan dari kondisi pengamatan yang baik yang berlaku pada saat pengamatan. Dari pemeriksaan visual yang sederhana dari gambar-gambar ini, Sluse menyimpulkan bahwa sistem tersebut memiliki empat seperti-bintang (gambar quasar lensa) dan satu komponen difus (galaksi lensa).
Karena pemisahan yang sangat kecil antara komponen, urutan satu detik busur atau kurang, dan efek "kabur" yang tak terhindarkan yang disebabkan oleh turbulensi di atmosfer terestrial ("melihat"), para astronom menggunakan perangkat lunak pengasah gambar canggih untuk menghasilkan lebih tinggi Gambar-resolusi di mana kecerahan yang tepat dan pengukuran posisi kemudian dapat dilakukan (lihat juga ESO PR 09/97). Teknik yang disebut "dekonvolusi" ini memungkinkan untuk memvisualisasikan sistem yang kompleks ini jauh lebih baik dan, khususnya, untuk mengonfirmasi dan membuat lebih mencolok cincin Einstein yang terkait, lih. Foto PR 20a / 03.
Identifikasi sumber dan lensa
Tim astronom [1] kemudian menggunakan ESO 3,5-m New Technology Telescope (NTT) di La Silla untuk memperoleh spektra dari komponen gambar individual dari sistem lensa ini. Ini sangat penting karena, seperti sidik jari manusia, spektrum memungkinkan identifikasi objek yang diamati secara jelas.
Namun demikian, ini bukan tugas yang mudah karena gambar yang berbeda dari fatamorgana kosmik terletak sangat dekat satu sama lain di langit dan kondisi terbaik yang mungkin diperlukan untuk mendapatkan spektrum yang bersih dan terpisah dengan baik. Namun, kualitas optik yang sangat baik dari NTT dikombinasikan dengan kondisi penglihatan yang cukup baik (sekitar 0,7 detik busur) memungkinkan para astronom untuk mendeteksi "sidik jari spektral" dari sumber dan objek yang bertindak sebagai lensa, lih. ESO PR Foto 20b / 03.
Evaluasi spektrum menunjukkan bahwa sumber latar belakang adalah quasar dengan pergeseran merah z = 0,66 [3], sesuai dengan jarak sekitar 6.300 juta tahun cahaya. Cahaya dari quasar ini dilindungi oleh galaksi elips besar dengan pergeseran merah z = 0,3, yaitu pada jarak 3.500 juta tahun cahaya atau sekitar setengah jalan antara quasar dan kita. Ini adalah quasar dengan lensa gravitasi terdekat yang diketahui hingga saat ini.
Karena geometri lensa yang spesifik dan posisi galaksi pelensa, dimungkinkan untuk menunjukkan bahwa cahaya dari galaksi yang diperluas di mana quasar berada juga harus dilensasi dan menjadi terlihat seperti gambar berbentuk cincin. Bahwa ini memang kasusnya diperlihatkan oleh PR Foto 20a / 03 yang dengan jelas menunjukkan keberadaan "cincin Einstein", mengelilingi gambar galaksi pelensa yang lebih dekat.
Lensa mikro dalam lensa makro?
Konfigurasi khusus dari gambar lensa individu yang diamati dalam sistem ini telah memungkinkan para astronom untuk menghasilkan model sistem yang terperinci. Dari sini, mereka kemudian dapat membuat prediksi tentang kecerahan relatif dari berbagai gambar lensa.
Agak tak terduga, mereka menemukan bahwa kecerahan yang diprediksi dari tiga gambar bintang-seperti quasar yang paling terang tidak sesuai dengan yang diamati - salah satu dari mereka ternyata menjadi satu besarnya (yaitu, faktor 2,5) lebih terang dari yang diharapkan . Prediksi ini tidak menimbulkan pertanyaan Relativitas Umum tetapi menyarankan bahwa efek lain sedang bekerja dalam sistem ini.
Hipotesis yang diajukan oleh tim adalah bahwa salah satu gambar tunduk pada "microlensing". Efek ini memiliki sifat yang sama dengan fatamorgana kosmik - beberapa gambar yang diperkuat dari objek terbentuk - tetapi dalam kasus ini, defleksi sinar-cahaya tambahan disebabkan oleh satu bintang (atau beberapa bintang) di dalam galaksi pelensa. Hasilnya adalah ada tambahan gambar (belum terselesaikan) dari quasar dalam salah satu gambar lensa makro.
Hasilnya adalah "amplifikasi berlebihan" dari gambar khusus ini. Apakah ini benar-benar akan segera diuji dengan pengamatan baru dari sistem lensa gravitasi ini dengan ESO Very Large Telescope (VLT) di Paranal (Chile) dan juga dengan observatorium radio Very Large Array (VLA) di New Mexico (AS) ).
Pandangan
Sampai sekarang, 62 quasar multi-gambar telah ditemukan, dalam banyak kasus menampilkan 2 atau 4 gambar dari quasar yang sama. Kehadiran gambar memanjang quasar dan, khususnya, gambar seperti cincin sering diamati pada panjang gelombang radio. Namun, ini tetap merupakan fenomena langka dalam domain optik - hanya empat sistem yang telah dicitrakan oleh telecope optik / inframerah hingga sekarang.
Sistem yang kompleks dan relatif cerah RXS J1131-1231 yang sekarang ditemukan adalah laboratorium astrofisika yang unik. Karakteristiknya yang langka (mis. Kecerahan, keberadaan gambar berbentuk cincin, pergeseran merah kecil, sinar-X dan emisi radio, lensa terlihat, ...) sekarang akan memungkinkan para astronom untuk mempelajari sifat-sifat galaksi lensa, termasuk konten bintangnya, struktur dan distribusi massa dengan sangat rinci, dan untuk menyelidiki morfologi sumber. Studi-studi ini akan menggunakan pengamatan baru yang saat ini diperoleh dengan VLT di Paranal, dengan interferometer radio VLA di New Mexico dan dengan Hubble Space Telescope.
Informasi lebih lanjut
Penelitian yang dijelaskan dalam siaran pers ini disajikan dalam Surat kepada Editor, segera muncul di jurnal profesional Eropa Astronomi & Astrofisika ("Kuasar yang dicitrakan empat kali lipat dengan kandidat cincin Einstein optik: 1RXS J113155.4-123155", oleh Dominique Sluse et al.).
Informasi lebih lanjut tentang pelensaan gravitasi dan pada kelompok penelitian ini juga dapat ditemukan di URL: http://www.astro.ulg.ac.be/GRech/AEOS/.
Catatan
[1]: Tim ini terdiri dari 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 , Pastor Courbin, Christophe Jean, dan Jean Surdej (IAGL), Malvina Billeres (ESO), dan Sergiy Khmil (Observatorium Astronomi dari Universitas Shevchentko).
[2]: Quasar adalah galaksi aktif, pusat-pusatnya memancarkan jumlah energi dan partikel energi yang luar biasa. Diyakini bahwa mereka menyimpan lubang hitam besar di pusatnya dan bahwa energi dihasilkan ketika materi di sekitarnya jatuh ke dalam lubang hitam ini. Jenis objek ini pertama kali ditemukan pada tahun 1963 oleh astronom Belanda-Amerika, Maarten Schmidt di Palomar Observatory (California, AS) dan namanya mengacu pada penampilan "mirip bintang" pada gambar yang diperoleh pada waktu itu.
[3]: Dalam astronomi, "pergeseran merah" menunjukkan fraksi di mana garis-garis dalam spektrum suatu benda digeser ke arah panjang gelombang yang lebih panjang. Karena pergeseran merah dari objek kosmologis meningkat dengan jarak, pergeseran merah yang diamati dari galaksi jarak jauh juga memberikan perkiraan jaraknya.
Sumber Asli: Siaran Berita ESO