Nära perfekt gravitationslins “Einstein Ring”. Bildkredit: ESO / VLT. Klicka för att förstora.
Detta är Einsteins år. För hundra år sedan konfronterades en lite känd schweizisk patentmyndighet under de mycket tidiga åren av en vetenskaplig karriär med en serie paradoxer relaterade till tid och rum, energi och materia. Begåvad med en djup intuition och en kraftfull fantasi steg Albert A. Einstein upp ur oklarhet för att presentera ett helt nytt sätt att se på naturfenomen. Einstein visade oss att den tiden hade väldigt lite med klockor att göra, energi har mindre att göra med kvantitet och mer att göra med kvalitet, utrymme var inte bara? En stor fyrkantig låda att lägga in saker, materia och energi var två sidor av samma kosmiska mynt och tyngdkraften hade en djupgående effekt på allt - ljus, materia, tid och rymd.
Idag använder vi alla dessa principer? uttalade för ett sekel sedan - för att undersöka de mest avlägsna sakerna i universum. På grund av Einsteins undersökning av den fotoelektriska effekten, förstår vi nu varför ljuset inte är kontinuerligt men märkligt prickat med mörka och ljusa linjer som berättar när det ljuset släpptes, vad som emitterade det. och vilken typ av saker som vidrör det på sina resor. På grund av Einsteins insikt i omvandling av massa och energi förstår vi nu hur avlägsna solar belyser kosmos, och hur kraftfulla magnetfält piska partiklar upp till häpnadsväckande hastigheter senare för att krascha ner på jordens atmosfär. Och eftersom tyngdkraften nu förstås påverkar allt, har vi lärt oss hur avlägsna objekt kan fånga och fokusera ljus från ännu mer avlägsna objekt.
Även om vi ännu inte har hittat ett helt perfekt exempel på gravitationslinser i universum, är vi idag mycket närmare det idealet. I ett papper med titeln "Upptäckten av en hög rödskift Einsteinring" publicerad 27 april 2005, rapporterar Remi Cabanac från Kanada-Frankrike-Hawaii-teleskopet på Hawaii och medarbetare "upptäckten av en partiell Einsteinring ... producerad av en massiv ( och till synes isolerade) elliptisk galax. ” Före detta fynd dokumenterades den mest kompletta Einstein-ringen som upptäcktes 1996 av S.J. Warren från Imperial College i London. Den ringen - även en av få synliga i optiskt ljus - är något mindre än en halvcirkel i omkrets (170 grader).
Remi Cabanac förklarade att han "upptäckte systemet medan han observerade vid European Southern Observatory Very Large Telescope i Chile med en spektrofotograf som heter FORS1." Remi säger att han fullföljde sina ansvarsområden som en service astronom, "observerade för Helmut Jerjen (medförfattare till tidningen) och utförde djup avbildning av närliggande dvärggalaxier i utkanten av ett välkänt närliggande galaxkluster i Fornax." Remi fortsatte att säga att hans "öga lockades av den mycket ovanliga ljusa bågen i nordväst om fältet, jag visste att det var något ganska fantastiskt eftersom linsbågar vanligtvis är mycket svaga, och jag observerade i rött band medan bågar vanligtvis är blåaktig ”.
För att bekräfta misstankarna om en ny upptäckt gick Remi "till den astronomiska databasen men inget fanns under koordinaterna." Senare rådgav Remi med ”Chris Lidman (en annan medförfattare och linsekspert) och visade honom bilden. Han kunde inte tro att det var en lins till en början eftersom det var så ljust och tydligt, Chris trodde att det kunde vara en artefakt på bilden. " Med Chris 'stöd ansökte Remi om spektroskopisk uppföljning och insåg att det var både en sann gravitationslins och en mycket betydande upptäckt, eftersom bakgrundskällan var mycket förstärkt och mycket långt borta. ”
Enligt uppsatsen skriver ringen en "C-formad" cirkel på 270 grader i nästan fullständig omkrets med en uppenbar radie på drygt 1 3/4 bågsekunder - ungefär storleken på en stjärnas "virtuella" bild sett vid hög effekt genom ett litet amatörsteleskop. Linsgalaxen är en jätte elliptisk liknande M87 i Virgo-Coma-klustret. Linsen ligger ungefär 7 miljarder ljusår långt borta i riktning mot stjärnbilden Fornax (synlig från varmare tempererade norra halvklot och himmel på södra halvklotet). Källgalaxen har en röd växling på 3,77 - vilket tyder på ett lågkonjunkturavstånd på ungefär 11 BLY. Käll- och linsgalaxen har fått beteckningen FÖR J0332-3557 3h32m59s, -35d57m51s och ligger nära Fornax-galaxklustret - men långt bortom det när det gäller verkligt rymd.
Det som gör denna upptäckt så intressant astronomiskt är det faktum att linsgalaxen är väldigt massiv, befinner sig i en period av stjärnsfödelseställe, ligger så stort avstånd från jorden och kan isoleras från andra klustergalaxer i sin egen rumslig plats. Samtidigt är källgalaxen betydligt ljusare (med en absolut stjärnstyrka) än andra Lyman-brytningsgalaxier (galaxer som rödförskjuter Lyman Break vid 912 ångström till den synliga delen av spektrumet), är dålig i emissionslinjespektra och hade nyligen avslutade en cykel med snabb stjärnfödelse (”starburst”). Alla dessa faktorer tillsammans innebär att FOR J0332 skulle kunna ge en mängd data om galaxbildning innan universums nuvarande inflationsepok.
Enligt vetenskapsteamet, "En av de viktigaste frågorna i galaxbildning inom den nuvarande LCDM (Lambda Cold Dark Matter) -ramen för strukturbildning är massmonteringshistorierna för galaktiska glorier." Nuvarande tänkande är att galaxer samlar halo-massa - den enorma sfäriska utbuktningen med låg ljusstyrka som omger galaktiska kärnor - innan stjärnbildningen verkligen startar. Ett sätt att undersöka denna idé är att bestämma hur mass-till-ljus-förhållanden förändras över tiden när galaxerna utvecklas. . Men för att göra det måste du prova massorna och ljusstyrkan i så många galaxer som möjligt, av olika typer, över det bredaste möjliga utrymmet för tid och rum.
Upptäckten av FOR J0332 - och de tre andra partiella Einstein-ringobjekten - hjälper astronomer genom att lägga till exempel på galaxer som normalt inte kan upptäckas på stora avstånd. Från tidningen, "Olika djupa undersökningar har upptäckt olika galaxpopulationer, men urvalskriterierna producerade partiska prover: UV-utvalda och smalbandiga utvalda prover är känsliga för aktivt stjärnbildande galaxer och partisk mot lugnande, utvecklade system medan sub-millimeter och nära-infraröda undersökningar väljer respektive dammiga stjärna galaxer och mycket röda galaxer. ”
Vilka slutsatser kan vi dra utifrån denna upptäckt?
Remi understryker betydelsen av detta fynd genom att säga ”Källan som förstärks av linsen är galaxen med den ljusaste uppenbara ljusstyrkan som någonsin upptäckts på ett sådant avstånd. Det kommer att ge oss unik information om de fysiska förhållandena som råder i det interstellära mediet när universum bara var 12% av sin nuvarande ålder. Källans form är också mycket viktig eftersom den ger mängden massa i linsen vid en rödförskjutning av z = 1. Endast en handfull Einsteinringar har upptäckts vid så hög rödskift. Det kommer att ge en viktig mätning på hur elliptisk galaxmassa utvecklats genom tiden. ”
Skrivet av Jeff Barbour
