Χάρη σε νέες παρατηρήσεις, οι αστρονόμοι έχουν πλέον ένα ακόμα εργαλείο για να διερευνήσουν το Σύμπαν. Οι βαρυτικοί φακοί είναι σημαντικοί επειδή επιτρέπουν τη μελέτη του Σύμπαντος με έναν μοναδικό τρόπο.
Ο πρόσφατα ανακαλυφθείς Σταυρός Αϊνστάιν J2211-3050. Ένας ελλειπτικός γαλαξίας (το κίτρινο αντικείμενο) λειτουργεί σαν ένας μεγεθυντικός φακός, παράγοντας τα τέσσερα μπλε αντικείμενα (σημειωμένα ABCD) που είναι οι εικόνες ενός γαλαξία περίπου 3 φορές πιο μακριά. Με το τηλεσκόπιο του αστεροσκοπείου GTC (Gran Telescopio Canarias) ήταν δυνατό να απομονωθεί και να διασκορπιστεί το φως των αντικειμένων ABC, αποδεικνύοντας ότι ανήκουν στην ίδια πηγή φωτός. Εικόνες: Hubble Space Telescope και Instituto de Astrofísica de Canarias
Η μελέτη αυτή, η οποία συνδύασε εικόνες από το διαστημικό τηλεσκόπιο Χάμπλ με φασματοσκοπικές παρατηρήσεις από το GTC, επιβεβαίωσε την ύπαρξη ενός νέου δείγματος Βαρυτικού Φακού, ενός φαινομένου που προβλέπεται από τη Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν. Σε αυτή την περίπτωση, η παρατηρούμενη επίδραση οφείλεται στην αλλοίωση που προκαλείται από ένα γαλαξία που δρα ως μεγεθυντικός φακός ενισχύοντας και διαστρεβλώνοντας, σε τέσσερις ξεχωριστές εικόνες παίρνοντας τη μορφή Σταυρού, το φως ενός άλλου γαλαξία που βρίσκεται 20.000 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
Ένα από τα πιο εντυπωσιακά συμπεράσματα της θεωρίας της γενικής σχετικότητας του Albert Einstein είναι ότι η τροχιά του φωτός καμπυλώνεται από την παρουσία ύλης. Το φαινόμενο αυτό μπορεί να παρατηρηθεί στην περίπτωση που το φως που εκπέμπεται από έναν μακρινό γαλαξία, συναντήσει κάποιο άλλο γαλαξία στην πορεία του προς τον παρατηρητή. Το φαινόμενο αυτό είναι γνωστό ως "Βαρυτικός Φακός", επειδή είναι συγκρίσιμο με την απόκλιση των φωτεινών ακτίνων από τους κλασικούς γυάλινους φακούς. Με τον ίδιο τρόπο, οι βαρυτικοί φακοί λειτουργούν σαν μεγεθυντικοί φακοί οι οποίοι αλλάζουν το μέγεθος, το σχήμα και την ένταση της εικόνας ενός μακρινού αντικειμένου.
Ανάλογα με τον βαθμό ευθυγράμμισης των δύο πηγών, μπορούν να παρατηρηθούν πολλαπλές εικόνες της μακρινής πηγής, όπως τέσσερις ξεχωριστές εικόνες οι οποίες παίρνουν τη μορφή ενός σταυρού (εξ ου και το όνομα "Σταυρός του Αϊνστάιν"), τη μορφή δακτυλίων ή τόξων. Είναι γενικά εξαιρετικά δύσκολο να εντοπιστεί ένας βαρυτικός φακός, επειδή ο διαχωρισμός μεταξύ των εικόνων που παράγονται από τον φακό είναι συνήθως πολύ μικρός, απαιτώντας εικόνες υψηλής ανάλυσης για να μπορούν να απεικονιστούν. Με την λεπτομερή ανάλυση εικόνων υψηλής ανάλυσης του διαστημικού τηλεσκοπίου Χάμπλ έγινε δυνατό να εντοπιστεί ένας τρόπο τινά αστερισμός, ο οποίος έμοιαζε με ένα νέο υπόδειγμα Σταυρού Αϊνστάιν.
Μια εξαιρετική ανακάλυψη
Ωστόσο, ο εντοπισμός τεσσάρων σημείων φωτός σε σχήμα σταυρού τοποθετημένου γύρω από έναν γαλαξία δεν μας διαβεβαιώνει ότι πρόκειται για κάποιο φακό, οπότε πρέπει να δείξουμε ότι οι 4 αυτές εικόνες ανήκουν στο ίδιο αντικείμενο. Χρειάζονται φασματοσκοπικές παρατηρήσεις. Για το λόγο αυτό, μια ομάδα Ιταλών επιστημόνων με επικεφαλής την Daniela Bettoni του Αστεροσκοπείου της Πάντοβα, και ο Riccardo Scarpa του IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias), αποφάσισαν να παρατηρήσουν φασματοσκοπικά με το GTC τον υποτιθέμενο φακό. Σύμφωνα με τον Scarpa, "το αποτέλεσμα δεν θα μπορούσε να ήταν καλύτερο. Η ατμόσφαιρα ήταν πολύ καθαρή και με ελάχιστη τύρβη (Ατμοσφαιρική τύρβη ή seeing), γεγονός το οποίο μας επέτρεψε να διαχωρίσουμε ξεκάθαρα την εκπομπή τριών από τις τέσσερις εικόνες.Το φάσμα μας έδωσε αμέσως την απάντηση που αναζητούσαμε: η ίδια γραμμή εκπομπής λόγω ιονισμένου υδρογόνου εμφανίστηκε και στα τρία φάσματα στο ίδιο μήκος κύματος. Δεν υπήρχε αμφιβολία ότι ήταν στην πραγματικότητα η ίδια πηγή φωτός ".
Μέρος του φάσματος από το GTC των πηγών ABC, με επίκεντρο τη γραμμή εκπομπών Lyman alpha. Και οι τρεις πηγές δείχνουν την ίδια γραμμή στο ίδιο μήκος κύματος, υποδεικνύοντας ότι το φως προέρχεται στην πραγματικότητα από το ίδιο αντικείμενο. Εικόνα: GTC
Ανακαλύφθηκε λοιπόν ένας νέος Σταυρός Αϊνστάιν, ο οποίος ονομάστηκε J2211-0350 σύμφωνα με τις συντεταγμένες του στον ουρανό. Το αντικείμενο αυτό λειτουργεί ως βαρυτικός φακός, και είναι ένας ελλειπτικός γαλαξίας ο οποίος βρίσκεται σε απόσταση περίπου 7 δισεκατομμυρίων ετών φωτός (z = 0,556), ενώ η πηγή είναι τουλάχιστον 20 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά (z = 3,03). "Κανονικά η πηγή είναι ένα Κβάζαρ, και μείναμε έκπληκτοι όταν συνειδητοποιήσαμε ότι η πηγή στην περίπτωση αυτή ήταν ένας άλλος γαλαξίας, στην πραγματικότητα ένας γαλαξίας με πολύ έντονες γραμμές εκπομπής, κάτι που που δείχνει ότι είναι ένα νεαρό αντικείμενο στο οποίο σχηματίζονται πάρα πολλά άστρα", εξηγεί Bettoni. Ένα μεγάλο επίτευγμα για το GTC, δεδομένου ότι μόνο ένας άλλος φακός αυτού του τύπου ήταν γνωστός.
Ανακαλύφθηκε λοιπόν ένας νέος Σταυρός Αϊνστάιν, ο οποίος ονομάστηκε J2211-0350 σύμφωνα με τις συντεταγμένες του στον ουρανό. Το αντικείμενο αυτό λειτουργεί ως βαρυτικός φακός, και είναι ένας ελλειπτικός γαλαξίας ο οποίος βρίσκεται σε απόσταση περίπου 7 δισεκατομμυρίων ετών φωτός (z = 0,556), ενώ η πηγή είναι τουλάχιστον 20 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά (z = 3,03). "Κανονικά η πηγή είναι ένα Κβάζαρ, και μείναμε έκπληκτοι όταν συνειδητοποιήσαμε ότι η πηγή στην περίπτωση αυτή ήταν ένας άλλος γαλαξίας, στην πραγματικότητα ένας γαλαξίας με πολύ έντονες γραμμές εκπομπής, κάτι που που δείχνει ότι είναι ένα νεαρό αντικείμενο στο οποίο σχηματίζονται πάρα πολλά άστρα", εξηγεί Bettoni. Ένα μεγάλο επίτευγμα για το GTC, δεδομένου ότι μόνο ένας άλλος φακός αυτού του τύπου ήταν γνωστός.
Ένα νέο ερευνητικό εργαλείο
Χάρη σε αυτές τις νέες παρατηρήσεις, οι οποίες δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό The Astrophysical Journal, οι αστρονόμοι έχουν πλέον ένα ακόμα εργαλείο για να διερευνήσουν το Σύμπαν. Οι βαρυτικοί φακοί είναι σημαντικοί επειδή επιτρέπουν τη μελέτη του Σύμπαντος με έναν μοναδικό τρόπο. Επειδή το φως σε διαφορετικές εικόνες, βασικά του ίδιου φωτός , ακολουθεί διαφορετικές διαδρομές στο Σύμπαν, έτσι και οι φασματικές διαφορές πρέπει να οφείλονται στο υλικό που είναι μεταξύ μας και της πηγής. Επιπλέον, αν η πηγή είναι μεταβλητή, μπορούμε να δούμε μια χρονική καθυστέρηση (μια εικόνα φωτίζεται πριν από τις άλλες), η οποία παρέχει πολύτιμες πληροφορίες για το σχήμα του Σύμπαντος.
Φυσικά, η μάζα του φακού που είναι υπεύθυνη για την κάμψη του φωτός μπορεί να ληφθεί με ακρίβεια, παρέχοντας μια σημαντικά ανεξάρτητη μέθοδο για το βάρος των γαλαξιών. Τέλος, όπως συμβαίνει και με έναν κανονικό γυάλινο φακό, ο βαρυτικός φακός συγκεντρώνει προς το μέρος μας το φως από την πηγή, καθιστώντας δυνατή την παρατήρηση εγγενώς απρόσιτων αντικειμένων. Σε αυτή την περίπτωση θα μπορούσε να υπολογιστεί ότι η πηγή είναι 5 φορές φωτεινότερη από ότι θα ήταν χωρίς τον βαρυτικό φακό.
Περισσότερες πληροφορίες: Daniela Bettoni et al. A New Einstein Cross Gravitational Lens of a Lyman-break Galaxy, The Astrophysical Journal Letters (2019). DOI: 10.3847/2041-8213/ab0aeb
……………….*………………..
Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο
Facebook:
Και στο blog: Αστρονομία και Επιστήμη
Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα
μπλε ή κόκκινα γράμματα)
Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.
Για διορθώσεις
μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε
μας: gikasd63@hotmail.com η αφήστε μήνυμα inbox στη
Σελίδα:
Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας
εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα
αυτά συνοδευόμενα απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την
σχετική έντυπη άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη
διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com . Η δημοσίευση είναι εντελώς
δωρεάν.
Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η
ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του
αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του
άρθρου.
Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις
ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου.
Για την ομάδα : @Aratosastronomy
