Lensa gravitasi cincin Einstein: SDSS J163028.15 + 452036.2. Kredit gambar: Hubble. klik untuk memperbesar
Ketika Albert Einstein mengembangkan teorinya tentang relativitas umum hampir seabad yang lalu, ia mengusulkan bahwa medan gravitasi dari benda masif dapat secara dramatis membelokkan ruang dan membelokkan cahaya.
Ilusi optik yang diciptakan oleh efek ini disebut pelensaan gravitasi. Ini setara dengan memiliki lensa pembesar raksasa di ruang angkasa yang mendistorsi dan memperkuat cahaya objek yang lebih jauh. Einstein menggambarkan pelensaan gravitasi dalam sebuah makalah yang diterbitkan pada tahun 1936. Tetapi dia berpikir efeknya tidak dapat diobservasi karena distorsi optik yang dihasilkan oleh bintang-bintang terdepan ruang bengkok akan terlalu kecil untuk dapat diukur oleh teleskop terbesar di masanya.
Sekarang, hampir seabad kemudian, para astronom telah menggabungkan dua aset astronomi yang kuat, Sloan Digital Sky Survey (SDSS) dan Teleskop Luar Angkasa Hubble NASA, untuk mengidentifikasi 19 galaksi "bermotif gravitasi" baru, yang secara signifikan menambah sekitar 100 lensa gravitasi yang sebelumnya dikenal. Di antara 19 ini, mereka telah menemukan delapan yang disebut "cincin Einstein" baru, yang mungkin merupakan manifestasi paling elegan dari fenomena lensa. Hanya tiga cincin yang sebelumnya terlihat dalam cahaya tampak.
Dalam pelensaan gravitasi, cahaya dari galaksi jauh dapat dibelokkan dalam perjalanannya ke Bumi oleh medan gravitasi dari setiap benda masif yang terletak di sana. Karena itu, kita melihat galaksi terdistorsi menjadi busur atau beberapa gambar terpisah. Ketika kedua galaksi berbaris tepat, cahaya membentuk pola mata banteng, yang disebut cincin Einstein, di sekitar galaksi latar depan.
Lensa yang baru ditemukan berasal dari proyek yang sedang berlangsung yang disebut Sloan Lens ACS Survey (SLACS). Sebuah tim astronom, yang dipimpin oleh Adam Bolton dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics di Cambridge, Mass., Dan Leon Koopmans dari Institut Astronomi Kapteyn di Belanda, memilih lensa kandidat dari antara beberapa ratus ribu spektrum optik galaksi elips di Sloan Digital Sky Survey. Mereka kemudian menggunakan mata tajam dari Hubble's Advanced Camera for Survey untuk membuat konfirmasi.
"Skala besar SDSS, bersama dengan kualitas gambar teleskop Hubble, telah membuka peluang yang belum pernah terjadi sebelumnya ini untuk penemuan lensa gravitasi baru," jelas Bolton. "Kami telah berhasil mengidentifikasi satu dari setiap 1.000 galaksi yang menunjukkan tanda-tanda pelensaan gravitasi galaksi lain."
Tim SLACS memindai spektrum sekitar 200.000 galaksi 2 hingga 4 miliar tahun cahaya. Tim sedang mencari bukti yang jelas tentang emisi 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 dari 28 galaksi kandidat lensa ini. Dengan mempelajari busur dan cincin yang dihasilkan oleh 19 dari kandidat ini, para astronom dapat secara tepat mengukur massa galaksi latar depan.
Selain menghasilkan bentuk aneh, pelensaan gravitasi memberi para astronom penyelidikan paling langsung dari distribusi materi gelap dalam galaksi elips. Materi gelap adalah bentuk materi yang tidak terlihat dan eksotis yang belum diamati secara langsung. Para astronom menyimpulkan keberadaannya dengan mengukur pengaruh gravitasinya. Materi gelap meresap dalam galaksi dan membentuk sebagian besar massa total alam semesta. Dengan mencari materi gelap di galaksi, para astronom berharap untuk mendapatkan wawasan tentang pembentukan galaksi, yang pasti dimulai sekitar konsentrasi materi gelap yang menggumpal di alam semesta awal.
"Hasil kami menunjukkan bahwa, rata-rata, 'galaksi pelensa elips' ini memiliki struktur kerapatan massa khusus yang sama dengan yang diamati pada galaksi spiral," lanjut Bolton. "Ini sesuai dengan peningkatan proporsi materi gelap relatif terhadap bintang ketika seseorang bergerak menjauh dari pusat galaksi lensa dan ke pinggiran yang lebih redup. Dan karena gelaksi lensa ini relatif cerah, kita dapat memperkuat hasil ini dengan pengamatan spektroskopi darat dari gerakan bintang di lensa. "
"Mampu mempelajari ini dan lensa gravitasi lainnya sejauh beberapa miliar tahun memungkinkan kita untuk melihat secara langsung apakah distribusi gelap [tidak terlihat] dan perubahan massa terlihat dengan waktu kosmik," tambah Dr. Koopmans. "Dengan informasi ini, kita dapat menguji gagasan yang umum dipegang bahwa galaksi terbentuk dari tabrakan dan merger galaksi yang lebih kecil."
Sloan Digital Sky Survey, dari mana sampel calon lensa SLACS dipilih, dimulai pada tahun 1998 dengan teleskop berbasis darat yang dibuat khusus untuk mengukur warna dan kecerahan lebih dari 100 juta objek di seperempat langit dan peta. jarak ke satu juta galaksi dan quasar. "Jenis survei lensa-gravitasi ini bukan tujuan asli SDSS, tetapi dimungkinkan oleh kualitas data SDSS yang sangat baik," kata Scott Burles dari Massachusetts Institute of Technology di Cambridge, Mass, anggota tim SLACS dan salah satu pencipta SDSS.
“Bonus tambahan ukuran besar dari basis data SDSS adalah bahwa kami dapat merancang kriteria pencarian kami untuk menemukan lensa yang paling cocok untuk tujuan sains tertentu,” kata anggota tim SLACS Tommaso Treu dari University of California, Santa Barbara . “Bahwa sampai sekarang kami telah memilih galaksi terbesar sebagai target kami, pada tahap survei selanjutnya kami menargetkan galaksi lensa yang lebih kecil. Ada saran bahwa struktur galaksi berubah dengan ukuran galaksi. Dengan mengidentifikasi benda-benda langka ini 'sesuai permintaan,' kami akan segera dapat untuk pertama kalinya menguji apakah ini benar. "
Ditambahkan anggota tim SLACS Leonidas Moustakas dari NASA Jet Propulsion Laboratory dan California Institute of Technology di Pasadena, California: “Cincin Einstein ini juga memberikan pandangan diperbesar yang tak tertandingi dari galaksi-galaksi berlensa, memungkinkan kita untuk mempelajari bintang-bintang dan sejarah formasi dari galaksi yang jauh ini. "
Survei SLACS terus berlanjut, dan sejauh ini tim telah menggunakan Hubble untuk mempelajari hampir 50 dari galaksi lensa kandidat mereka. Total akhirnya diperkirakan akan lebih dari 100, dengan lebih banyak lensa baru di antara mereka. Temuan awal survei akan muncul dalam edisi Februari 2006 dari Astrophysical Journal dan di dua makalah lain yang telah diserahkan ke jurnal itu.
Sumber Asli: Rilis Berita Hubblesite
