Почти идеальная гравитационная линза «Кольцо Эйнштейна». Изображение предоставлено: ESO / VLT. Нажмите, чтобы увеличить.
Это год Эйнштейна. Сто лет назад малоизвестный швейцарский патентный клерк в первые годы научной карьеры столкнулся с рядом парадоксов, связанных со временем и пространством, энергией и веществом. Одаренный глубокой интуицией и мощным воображением, Альберт А. Эйнштейн восстал из мрака, чтобы представить совершенно новый взгляд на природные явления. Эйнштейн показал нам, что время было очень мало связано с часами, энергия связана не с количеством, а больше с качеством, пространство было не просто «большой квадратной коробкой для вещей», материя и энергия были двумя сторонами та же космическая монета и гравитация оказали глубокое влияние на все - свет, материю, время и пространство.
Сегодня мы используем все эти принципы? провозглашенное столетие назад - исследовать самые далекие вещи во вселенной. Из-за исследования Эйнштейном фотоэффекта мы теперь понимаем, почему свет не является непрерывным, а странно пронизан темными и яркими линиями, сообщающими нам, когда этот свет излучался, что излучало его. и виды вещей, которые касаются его во время путешествий. Благодаря пониманию Эйнштейном преобразования массы и энергии мы теперь понимаем, как далекие солнца освещают космос, и как мощные магнитные поля поднимают частицы до колоссальных скоростей, которые впоследствии разрушаются в атмосфере Земли. И поскольку теперь считается, что гравитация влияет на все, мы узнали, как отдаленные объекты могут захватывать и фокусировать свет от еще более удаленных объектов.
Хотя нам еще предстоит найти абсолютно совершенный пример гравитационного линзирования во Вселенной, сегодня мы намного ближе к этому идеалу. В статье под названием «Обнаружение кольца Эйнштейна с высоким красным смещением», опубликованной 27 апреля 2005 года, Реми Кабанак из телескопа Канада-Франция-Гавайи на Гавайях и их коллегах «сообщается об обнаружении частичного кольца Эйнштейна…, произведенного массивным ( и, казалось бы, изолированная) эллиптическая галактика ». До этой находки наиболее полное обнаруженное кольцо Эйнштейна было задокументировано в 1996 году S.J. Уоррен Императорского колледжа в Лондоне. Это кольцо - также одно из немногих видимых в оптическом свете - немного меньше полукруга по окружности (170 градусов).
Реми Кабанак объяснил, что «обнаружил систему во время наблюдения в Очень Большом Телескопе Европейской Обсерватории в Чили с помощью спектрометра FORS1». Реми говорит, что он полностью выполнял свои обязанности в качестве сервисного астронома, «наблюдая за Гельмутом Джердженом (соавтором статьи), который делает глубокие снимки близлежащих карликовых галактик в предместьях известного соседнего скопления галактик в Форнаксе». Реми продолжал говорить, что его «глаз привлекла очень необычная яркая дуга на северо-западе поля, я знал, что это было что-то довольно удивительное, потому что дуги линз обычно очень тусклые, и я наблюдал в красной полосе, тогда как дуги обычно голубоватые «.
Чтобы подтвердить свои подозрения о новом открытии, Реми «пошел в астрономическую базу данных, но ничего не существовало под координатами». Позже Реми проконсультировался с «Крисом Лидманом (другим соавтором и экспертом по объективам) и показал ему изображение. Сначала он не мог поверить, что это объектив, потому что он был таким ярким и заметным, что Крис подумал, что это может быть артефактом на изображении ». При поддержке Криса Реми «подала заявку на спектроскопическое наблюдение и поняла, что это была настоящая гравитационная линза и очень важное открытие, потому что источник фона был сильно усилен и очень далеко».
Согласно документу, кольцо вписывает «С-образный» круг в 270 градусов по почти полной окружности с видимым радиусом чуть более 1 3/4 угловых секунд - примерно размер «виртуального» изображения звезды, видимого на высокая мощность через небольшой любительский телескоп. Линзовая галактика - это гигантский эллиптик, похожий на M87 в скоплении Дева-Кома. Линза находится на расстоянии около 7 миллиардов световых лет в направлении созвездия Форнакс (видимого из более теплого неба умеренного северного полушария и южного полушария). Исходная галактика имеет красное смещение 3,77, что предполагает рецессионное расстояние примерно 11 BLY. Источник и линзовая галактика получили обозначение J0332-3557 3h32m59s, -35d57m51s и лежат близко к скоплению галактик Fornax - но намного выше его с точки зрения реального пространства.
Что делает это конкретное открытие астрономически интересным, так это тот факт, что линзовая галактика очень массивна, находится в периоде покоя при рождении звезды, находится на таком большом расстоянии от Земли и может быть изолирована от других скоплений галактик в своей собственной пространственная локаль. В то же время исходная галактика значительно ярче (на одну абсолютную звездную величину), чем другие галактики Лаймановского разрыва (галактики, которые смещают красный свет Лаймановского разрыва на 912 ангстрем в видимую часть спектра), бедна спектрами эмиссионных линий и недавно имела завершен цикл быстрого рождения звезды («звездообразование»). Все эти факторы в совокупности означают, что FOR J0332 может предоставить множество данных, касающихся формирования галактик до нынешней инфляционной эпохи Вселенной.
По словам научной команды, «Одна из ключевых проблем формирования галактик в рамках существующей структуры формирования структуры LCDM (Lambda Cold Dark Matter) - это истории массовых сборок гало галактик». В настоящее время считается, что галактики накапливают массу гало - эту огромную сферическую выпуклость вещества низкой светимости, окружающего ядра галактик, - прежде чем действительно начнет формироваться звезда. Один из способов исследовать эту идею - определить, как соотношения массы к свету меняются с течением времени по мере эволюции галактик. , Но для этого вам нужно отобрать массы и светимости как можно большего числа галактик самых разных типов в самом широком диапазоне пространства и времени.
Открытие FOR J0332 - и трех других частичных кольцевых объектов Эйнштейна - помогает астрономам, добавляя примеры галактик, которые обычно невозможно обнаружить на больших расстояниях. Из статьи «Различные глубокие исследования выявили различные популяции галактик, но критерии отбора дали смещенные образцы: отобранные с помощью УФ и узкополосные отобранные образцы чувствительны к активно формирующимся звездам галактикам и смещены по отношению к неподвижным, эволюционировавшим системам, в то время как они составляют менее миллиметра. и в ближней инфракрасной области обзора выбираются пыльные галактики звездообразования и очень красные галактики соответственно ».
Какие выводы мы можем сделать на основе этого открытия?
Реми подчеркивает значение этой находки, говоря: «Источник, усиленный линзой, - это галактика с самой яркой видимой светимостью, когда-либо обнаруженной на таком расстоянии. Это даст нам уникальную информацию о физических условиях, преобладающих в межзвездной среде, когда вселенная составляла всего 12% ее нынешнего возраста. Форма источника также очень важна, потому что он дает количество массы внутри линзы при красном смещении z = 1. Только небольшое количество колец Эйнштейна было обнаружено при таком высоком красном смещении. Это даст важное измерение того, как эллиптическая масса галактики развивалась во времени ».
Автор Джефф Барбур
