En spännande ny upptäckt avslöjades tidigt den här veckan vid det 223: e mötet i American Astronomical Society som hölls i Washington D.C., när astronomer meddelade att en gravitationslins upptäcktes för första gången vid gammastråls våglängder.
Studien genomfördes med hjälp av NASA: s Fermi Gamma Ray Space Telescope och lovar att öppna ett nytt fönster på universum, vilket ger astrofysiker ett annat verktyg för att studera utsläppsområdena som finns nära supermassiva svarta hål.
Men jakten var inte lätt. En gravitationslins uppstår när ett massivt förgrundsobjekt, till exempel en galax, böjer ljuset från ett avlägset bakgrundsobjekt. I fallet med denna studie riktade forskarna sig till en blazar, känd som B0218 + 357, en energisk källa som ligger 4,35 miljarder ljusår bort i riktning mot stjärnbilden Triangulum.
Blazar- och kvasarkällor namnges med sina respektive koordinater på himlen. Tänk på "0218 + 357" som översättning till "Rätt uppstigning 2 timmar 18 minuter, minskning +35,7 grader norr" i astronomen i trädgården. En blazar är en kompakt form av kvasar som är resultatet av ett supermassivt svart hål i hjärtat av en aktiv galax. Termen Blazar först myntes av Edward Spiegel 1978. Den första upptäckta kvasaren var 3C 273 1970, som också senare befanns vara en blazar. 3C 273 är synlig i Jungfrun med hjälp av ett stort trädgårdsteleskop.
En spiralgalax i förgrunden sett ansikte på ligger längs vår siktlinje mellan vår utsiktspunkt och B0218 + 357. På avstånd från 4 miljarder ljusår har de två den minsta vinkelseparationen av alla gravitationslinsade system hittills identifierade på mindre än en tredjedel av en bågsekund över.
"Vi började tänka på möjligheten att göra denna observation några år efter Fermi-lanseringen, och alla bitarna kom slutligen samman i slutet av 2012," sa Naval Research Laboratory astrofysiker och ledande forskare på studien Teddy Cheung i en nylig NASA Goddard Pressmeddelande från Spaceflight Center.
Observationer av blazaren antydde att den skulle blossa i september 2012, vilket gör det till ett huvudmål för studien. I själva verket var B0218 + 357 den ljusaste extra-galaktiska gammastrålekällan vid den tiden. Cheung fick tid som sträcker sig i slutet av september till oktober 2012 för att använda Fermis instrument för stort område teleskop (LAT) för att studera blazaren i utbrott.
Fermis LAT-instrument har inte den upplösning som radio- och optiska instrument har för att fånga blazaren i enstaka bilder. Istället utnyttjade laget ett fenomen som kallas ”försenad uppspelningseffekt” för att fånga blazaren i aktion.
"En ljus bana är något längre än den andra, så när vi upptäcker fällor i en bild försöker vi fånga dem dagar senare när de återuppspelas i den andra bilden," sa teammedlem Jeff Scargle, astrofysiker baserad på NASA: s Ames Research Center.
Cheung presenterade resultaten från studien på måndag vid American Astronomical Society-mötet, som inkluderade tre distinkta flänsande avsnitt från bakgrundsblazaren som demonstrerade berättelsen om försenad uppspelning med en period på 11,46 dagar.
Uppföljningsobservationer i radio- och optiska våglängder stödde nyckelobservationerna och visar att Fermis LAT-avbildare verkligen bevittnade händelsen. Intressant nog tar förseningen för gammastrålarna från den linsade blazaren ungefär en dag längre än radiovågor för att nå jorden. B0218 + 357 är också ungefär fyra gånger ljusare i gammastrålar än i radiovåglängder.
Detta inträffar eftersom gammastrålarna härstammar från en något annorlunda region än radiovågor som genereras av blazaren, och tar en annan väg om gravitationsfältet i förgrundsgalaxen. Detta visar att tillgångar som Fermi kan användas för att undersöka hjärtat av de avlägsna energiska galaktiska kärnorna som har supermassiva svarta hål. Detta öppnar det heta ämnet för gravitationellt linsade blazarer och deras roll i extra-galaktisk astronomi upp till gammastrålspektrumet och ger kosmologer en annan gadget för deras verktygslåda.
”Under en dag kan en av dessa blossar lysa upp blazaren med tio gånger i gammastrålar men bara 10 procent i synligt ljus och radio, vilket säger att regionen som avger gammastrålar är mycket liten jämfört med de som avger på lägre energier, säger Stockholms universitets teammedlem Stefan Larsson i det senaste pressmeddelandet.
Att använda analysen av linssystemen vid gammastråls våglängder hjälper inte bara att undersöka dessa gåtfulla kosmologiska djur, utan det kan också hjälpa till att förfina den allt viktiga Hubble-konstanten, som mäter hastigheten med vilken universum expanderar.
Men Fermi kanske precis börjar visa sina saker när det gäller jakt efter extra galaktiska källor. De verkligen ett spännande genombrott, säger forskare, skulle vara upptäckten av en energisk extra-galaktisk källa som linsas av en förgrundsgalax i gammastrålar som har inte har sett setts vid andra våglängder. Detta senaste fynd har verkligen visat hur Fermi kan "se" dessa berättelser med en smart metod. Räkna med fler nyheter under de kommande åren!
Läs hela artikeln på arViv-servern med titeln Fermi-LAT-upptäckt av gravitationslinser försenade gammastrålar från Blazar B0218 + 357.
