Кредит изображения: Хаббл
Известно много примеров, когда галактика действует как гравитационная линза, создавая множество изображений на небе более отдаленного объекта, такого как яркий квазар, спрятанный за ним. Но вот уже более 20 лет существует постоянная загадка: общая теория относительности Эйнштейна предсказывает, что должно быть нечетное количество изображений, хотя почти во всех наблюдаемых объективах есть только 2 или 4 известных изображения. Теперь астроном Джошуа Винн из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (CfA) и два бывших коллеги по CfA, Дэвид Русин (сейчас в Университете Пенсильвании) и Кристофер Кочанек (Университет штата Огайо), определили третий, центральный образ линзовый квазар. Радионаблюдения системы, известной как PMN J1632-0033 в созвездии Змееносца, обнаружили слабое центральное изображение, которое можно использовать для исследования свойств линзирующей галактики и сверхмассивной черной дыры, которая, как ожидается, будет лежать в ее центре.
«Поиск этого центрального изображения сам по себе интересен, но еще важнее то, что он может рассказать нам о линзообразной галактике. Это дает нам новый инструмент для изучения галактик так далеко, что даже для космического телескопа Хаббла они просто слабые пятна », - сказал Винн.
Квазары - чрезвычайно далекие и яркие объекты, которые, как полагают, питаются сверхмассивными черными дырами. Они ярко сияют, преобразовывая гравитационную энергию вещества, попадающего в черную дыру, в свет и другие виды излучения, такие как радиоволны.
В гравитационном линзировании световые лучи от квазара, которые проходят вблизи галактики, изгибаются гравитационным полем галактики, так же, как они бы изгибались при прохождении через стеклянную линзу. Чем плотнее центр галактики и чем сильнее ее гравитация, тем слабее будет центральное изображение. И все же это центральное изображение, свет которого прошел ближе всего к середине линзирующей галактики, может многое рассказать нам о ядре этой галактики. Эта возможность делает поиск таких центральных изображений особенно желательным.
В системе PMN J1632-0033 радиозвуковой квазар с красным смещением z = 3,42 (расстояние около 11,5 миллиардов световых лет) линзируется эллиптической галактикой с красным смещением z ~ 1 (около 8 миллиардов световых лет) , Известно, что существуют два изображения квазара, а третьим, очень слабым радиоисточником было центральное изображение. Однако этот третий источник находился прямо над линзирующей галактикой, и поэтому мог быть присущ самой линзирующей галактике.
Наблюдая «цвет» или спектр радиосигналов всех трех изображений с использованием очень большого массива и очень длинного базового массива Национального научного фонда, Винн и его коллеги предоставили убедительные доказательства того, что третий источник действительно является центральным изображением квазара. Его спектр по существу идентичен двум другим изображениям, за исключением низких частот, где часть энергии радио поглощалась линзирующей галактикой.
Геометрия и свойства трех изображений квазара уже говорят нам о ядре линзообразной галактики. Например, его центральная черная дыра весит менее 200 миллионов солнечных масс. Кроме того, его поверхностная плотность (количество вещества, проецируемого на плоскость неба) в месте расположения центрального изображения составляет более 20 000 солнечных масс на квадратный парсек. (Для сравнения, поверхностная плотность Млечного Пути около нашего Солнца составляет около 50 солнечных масс на квадратный парсек.) Обе цифры для линзирующей галактики согласуются с ожиданиями, основанными на подробных наблюдениях галактик в сотни раз ближе к Земле.
«Почти все наши знания о галактических центрах получены из изучения очень близких галактик. Примечательно, что в центральных изображениях вы можете получить аналогичную информацию о ядрах галактик в сотни раз дальше и на миллиарды лет моложе наших соседних галактик », - сказал Винн.
Это исследование доступно в Интернете по адресу http://arxiv.org/abs/astro-ph/0312136 и будет опубликовано в выпуске журнала Nature от 12 февраля 2004 года.
Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики со штаб-квартирой в Кембридже, штат Массачусетс, является совместным сотрудничеством Смитсоновской астрофизической обсерватории и обсерватории Гарвардского колледжа. Ученые CfA, объединенные в шесть исследовательских отделов, изучают происхождение, эволюцию и судьбу вселенной.
Первоисточник: Пресс-релиз Гарварда CfA
