Исследование, в котором были объединены изображения, полученные с космического телескопа Hubble и спектроскопические наблюдения с телескопа GTC (Gran Telescopio Canarias), подтвердило существование нового примера гравитационной линзы. Это явление предсказано ещё Общей Теорией Относительности Альберта Эйнштейна.
В данном случае наблюдаемый эффект связан с влиянием галактики, которая действует как увеличительное стекло, усиливая и искажая свет, исходящий из другой галактики, расположенной на расстоянии 20 000 миллионов световых лет*.
Данное явление может наблюдаться, когда свет, излучаемый далекой галактикой, проходит близко к другой галактике на пути к наблюдателю. Эффект известен как гравитационное линзирование, поскольку его можно сравнить с отклонением лучей света в классических стеклянных линзах. Гравитационные линзы действуют как лупа, которая изменяют размер, форму и яркость удалённого объекта.
В редких случаях изображение от далекого источника света может дробится на части. К примеру, если между объектом и наблюдателем располагается гравитационная линза, то свет от этого объекта может распадаться на четыре части, которые будут симметричны относительно центра самой линзы. Такое явление в науке названо «крестом Эйнштейна».
Как правило, очень трудно обнаружить гравитационную линзу, потому что расстояние между изображениями очень мало, и для анализа они должны быть в высоком разрешении.
Однако обнаружение четырёх световых точек в форме креста, расположенных вокруг галактики, не гарантирует нам, что это линза. Необходимо убедиться, что 4 изображения относятся к одному и тому же объекту. Для этого и нужны спектроскопические наблюдения. По этой причине группа итальянских ученых во главе с Даниэлой Беттони (Daniela Bettoni) решила провести спектроскопическое наблюдение этой предполагаемой линзы с помощью телескопа GTC.
По заявлению группы, «результат был отличным. Атмосфера была очень чистой и с минимальной оптической турбулентностью, что позволило нам четко разделить излучение трёх из четырех изображений. Спектр дал нам ответ, который мы искали. Оказалось, что одна и та же спектральная линия, обусловленная ионизированным водородом, появилась во всех трёх изображениях. Не может быть никаких сомнений в том, что это был фактически один и тот же источник света».
Новый крест Эйнштейна был назван J2211-0350 в соответствии с его координатами на небе. Объект, выступающий в качестве линзы, оказался эллиптической галактикой, расположенной на расстоянии примерно 7 миллиардов световых лет (z = 0,556), а источник находится на расстоянии не менее 20 миллиардов световых лет (z = 3,03).
«Обычно источником является квазар, но в этот раз мы с большим удивлением поняли, что источником была другая галактика, испускающая довольно интенсивное излучение, это указывает на её молодость и активный процесс звёздообразования», – объясняет Беттони. Это было настоящим достижением для GTC, учитывая, что до этого был известен только один объектив такого типа.
Новый исследовательский инструмент
Благодаря новым наблюдениям у астрономов появился еще один инструмент для исследования Вселенной. Гравитационные линзы важны, потому что они позволяют изучать Вселенную уникальным способом, так как свет разных изображений (первоначально один и тот же свет) следует по разным путям во Вселенной, и любые спектральные различия должны быть связаны с веществом, которое находится между нами и источником.
Масса линзы, влияющей на проходящий свет, может быть точно подсчитана, что даёт нам независимый метод для определения массы галактики. Наконец, как и в случае с обычной стеклянной линзой, гравитационная линза концентрирует к наблюдателю свет от источника, что позволяет видеть объекты, находящиеся на невероятно больших расстояниях.
Источник: iac.es
Перевод: Артур Арушанян
*) указано сопутствующее расстояние в 20 млрд световых лет
