Kredit gambar: Hubble
Banyak contoh diketahui di mana galaksi bertindak sebagai lensa gravitasi, menghasilkan banyak gambar di langit objek yang lebih jauh seperti quasar cerah yang tersembunyi di belakangnya. Tetapi ada misteri yang terus-menerus selama lebih dari 20 tahun: Teori relativitas umum Einstein memperkirakan seharusnya ada jumlah gambar yang ganjil, namun hampir semua lensa yang diamati hanya memiliki 2 atau 4 gambar yang diketahui. Sekarang, astronom Joshua Winn dari Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) dan dua mantan rekan CfA, David Rusin (sekarang di University of Pennsylvania) dan Christopher Kochanek (The Ohio State University), telah mengidentifikasi citra sentral ketiga dari quasar lensa. Pengamatan radio terhadap sistem yang dikenal sebagai PMN J1632-0033 di rasi Ophiuchus mengungkap citra pusat yang samar, yang dapat digunakan untuk menyelidiki sifat-sifat galaksi lensa dan lubang hitam supermasif yang diperkirakan terletak di pusatnya.
“Menemukan gambar sentral ini memang menarik, tetapi bahkan lebih penting untuk apa yang dapat diceritakannya kepada kita tentang galaksi lensa. Ini menawarkan kita alat baru untuk mempelajari galaksi yang sangat jauh sehingga, bahkan untuk Teleskop Luar Angkasa Hubble, mereka hanyalah noda tipis, "kata Winn.
Quasar adalah objek yang sangat jauh dan terang yang diyakini didukung oleh lubang hitam supermasif. Mereka bersinar terang dengan mengubah energi gravitasi materi yang jatuh ke dalam lubang hitam menjadi cahaya dan jenis radiasi lainnya, seperti gelombang radio.
Dalam pelensaan gravitasi, sinar cahaya dari quasar yang melintas dekat galaksi ditekuk oleh medan gravitasi galaksi, sama seperti mereka akan bengkok ketika melewati lensa kaca. Semakin padat pusat galaksi, dan semakin kuat gravitasinya, semakin redup gambar pusatnya. Namun gambar pusat ini, yang cahayanya telah lewat paling dekat ke tengah galaksi lensa, dapat memberi tahu kita banyak tentang inti galaksi itu. Kesempatan itu membuat menemukan gambar sentral seperti itu sangat diinginkan.
Dalam sistem PMN J1632-0033, quasar radio-keras di redshift z = 3,42 (jarak sekitar 11,5 miliar tahun cahaya) sedang dilindungi oleh galaksi elips di pergeseran merah z ~ 1 (sekitar 8 miliar tahun cahaya) . Dua gambar quasar diketahui ada, dan yang ketiga, sumber radio yang sangat redup diduga sebagai gambar pusat. Namun, sumber ketiga itu tepat di atas galaksi pelensa, dan karenanya mungkin intrinsik dengan galaksi pelensing itu sendiri.
Dengan mengamati "warna" radio, atau spektrum, dari ketiga gambar menggunakan Array Sangat Besar dari National Science Foundation dan Array Baseline Sangat Panjang, Winn dan rekan-rekannya memberikan bukti kuat bahwa sumber ketiga memang merupakan gambar sentral quasar. Spektrumnya pada dasarnya identik dengan dua gambar lainnya, kecuali pada frekuensi rendah di mana sebagian energi radio diserap oleh galaksi lensa.
Geometri dan properti dari tiga gambar quasar sudah memberi tahu kita tentang inti dari galaksi lensa. Misalnya, lubang hitam pusatnya memiliki berat kurang dari 200 juta massa matahari. Juga, densitas permukaannya (jumlah materi yang diproyeksikan terhadap bidang langit) di lokasi gambar pusat adalah lebih dari 20.000 massa matahari per parsec persegi. (Sebagai perbandingan, kerapatan permukaan Bimasakti di dekat matahari kita adalah sekitar 50 massa matahari per parsec persegi.) Kedua angka untuk galaksi lensa setuju dengan harapan berdasarkan pada pengamatan rinci galaksi yang ratusan kali lebih dekat ke Bumi.
“Hampir semua pengetahuan kita tentang pusat galaksi berasal dari mempelajari galaksi yang sangat dekat. Hal yang luar biasa tentang gambar pusat adalah Anda bisa mendapatkan informasi serupa tentang inti galaksi ratusan kali lebih jauh, dan miliaran tahun lebih muda dari galaksi tetangga kita, ”kata Winn.
Penelitian ini tersedia online di http://arxiv.org/abs/astro-ph/0312136 dan akan diterbitkan dalam jurnal Nature edisi 12 Februari 2004.
Berkantor pusat di Cambridge, Mass., Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics adalah kolaborasi bersama antara Smithsonian Astrophysical Observatory dan Harvard College Observatory. Para ilmuwan CFA, diorganisasikan ke dalam enam divisi penelitian, mempelajari asal usul, evolusi, dan nasib akhir alam semesta.
Sumber Asli: Rilis Berita Harvard CfA
