حقوق الصورة: ESO
وجد علماء الفلك من المرصد الجنوبي الأوروبي عدسة جاذبية نادرة للغاية "حلقة أينشتاين" ، حيث يتم تشويه الضوء من كوازار بعيد وتضخيمه بواسطة جاذبية مجرة أقرب. الجسمان مترابطان بشكل وثيق لدرجة أن صورة الكوازار تشكل حلقة حول المجرة من وجهة نظرنا هنا على الأرض. من خلال القياسات الدقيقة ، تمكن الفريق من تحديد أن الكوازار على بعد 6.3 مليار سنة ضوئية ، والمجرة تبعد 3.5 مليار سنة ضوئية فقط ، مما يجعلها أقرب عدسة جاذبية تم اكتشافها على الإطلاق.
اكتشف فريق دولي من علماء الفلك [1] باستخدام تلسكوب ESO 3.6 م في لا سيلا (تشيلي) سرابًا كونيًا معقدًا في كوكبة كريتر الجنوبية (الكأس). يتكون نظام "عدسة الجاذبية" من (على الأقل) أربع صور لنفس الكوازار وكذلك صورة على شكل حلقة للمجرة التي يقيم فيها الكوازار - تُعرف باسم "حلقة أينشتاين". إن مجرة العدسة الأقرب التي تسبب هذا الوهم البصري المثير للعيان مرئية أيضًا.
حصل الفريق على أطياف من هذه الأشياء باستخدام كاميرا EMMI الجديدة المُركبة على تلسكوب ESO 3.5 م الجديد للتكنولوجيا (NTT) ، أيضًا في مرصد لا سيلا. وجدوا أن الكوازار المحصن [2] يقع على مسافة 6300 مليون سنة ضوئية ("الانزياح الأحمر" هو z = 0.66 [3]) في حين أن المجرة الإهليلجية العدسة تقع في منتصف الطريق بين الكوازار وبيننا ، على مسافة من 3500 مليون سنة ضوئية (ض = 0.3).
تم تعيين النظام RXS J1131-1231 - وهو أقرب الكوازار الأقرب بعد اكتشافه حتى الآن.
سراب كوني
يُعرف المبدأ المادي وراء "عدسة الجاذبية" (المعروفة أيضًا باسم "السراب الكوني") منذ عام 1916 نتيجة لنظرية ألبرت أينشتاين للنسبية العامة. ينحني مجال الجاذبية لكائن ضخم هندسة الكون المحلية ، لذلك تنحني الأشعة الضوئية التي تمر بالقرب من الجسم (مثل "الخط المستقيم" على سطح الأرض ينحني بالضرورة بسبب انحناء سطح الأرض) .
وقد لوحظ هذا التأثير لأول مرة من قبل علماء الفلك في عام 1919 خلال كسوف كلي للشمس. تشير القياسات الموضعية الدقيقة للنجوم التي شوهدت في السماء المظلمة بالقرب من الشمس المكسوة إلى إزاحة واضحة في الاتجاه المعاكس للشمس ، تقريبًا بقدر ما تنبأت به نظرية آينشتاين. يرجع التأثير إلى جاذبية الفوتونات النجمية عندما تمر بالقرب من الشمس في طريقها إلينا. كان هذا تأكيدًا مباشرًا لظاهرة جديدة تمامًا ومثل علامة بارزة في الفيزياء.
في ثلاثينيات القرن العشرين ، أدرك عالم الفلك فريتز زويكي (1898 - 1974) ، من الجنسية السويسرية ، وعمل في مرصد ماونت ويلسون في كاليفورنيا ، أن نفس التأثير قد يحدث أيضًا في الفضاء حيث قد تكون المجرات وعناقيد المجرات الكبيرة مضغوطة بما فيه الكفاية وضخمة. لثني الضوء من الأجسام البعيدة. ومع ذلك ، بعد خمسة عقود فقط ، في عام 1979 ، تم تأكيد أفكاره بشكل ملاحظ عندما تم اكتشاف أول مثال على سراب كوني (كصورتين لنفس الكوازار البعيد).
يُنظر إلى السراب الكوني بشكل عام على أنه صور متعددة لكوازار واحد [2] ، تحيط به مجرة تقع بين الكوازار وبيننا. يعتمد عدد وشكل صور الكوازار على المواقع النسبية للكوازار والمجرة العدسة ونحن. علاوة على ذلك ، إذا كانت المحاذاة مثالية ، فسوف نرى أيضًا صورة على شكل حلقة حول كائن العدسة. ومع ذلك ، فإن "حلقات آينشتاين" نادرة جدًا ، ولم تتم ملاحظتها إلا في حالات قليلة جدًا.
هناك اهتمام خاص آخر بتأثير عدسة الجاذبية هو أنه قد لا ينتج فقط صورًا مزدوجة أو متعددة لنفس الكائن ، ولكن أيضًا أن سطوع هذه الصور يزداد بشكل كبير ، تمامًا كما يحدث مع عدسة بصرية عادية. وبالتالي قد تعمل المجرات البعيدة وعناقيد المجرات على أنها "مقاريب طبيعية" تسمح لنا بمراقبة الأجسام البعيدة التي كانت ستصبح باهتة لولا اكتشافها بواسطة المقاريب الفلكية المتاحة حاليًا.
تقنيات شحذ الصورة تحل السراب الكوني بشكل أفضل
تم اكتشاف عدسة جاذبية جديدة ، تسمى RXS J1131-1231 ، بشكل مصادف في مايو 2002 من قبل دومينيك سلوز ، ثم طالب دكتوراه في ESO في تشيلي ، أثناء فحص صور الكوازار التي تم التقاطها باستخدام تلسكوب ESO 3.6 متر في مرصد لا سيلا. وقد استفاد اكتشاف هذا النظام من ظروف الملاحظة الجيدة السائدة في وقت الملاحظات. من فحص بصري بسيط لهذه الصور ، خلص Sluse مؤقتًا إلى أن النظام يحتوي على أربعة نجوم تشبه النجوم (صور الكوازار ذات العدسة) ومكون منتشر واحد (مجرة العدسة).
نظرًا للفصل الصغير جدًا بين المكونات ، وترتيب قوس قوسي واحد أو أقل ، وتأثير "الضبابية" الذي لا يمكن تجنبه والناجم عن الاضطراب في الغلاف الجوي الأرضي ("الرؤية") ، استخدم الفلكيون برنامجًا متطورًا لزيادة حدة الصورة لإنتاج أعلى -حلول الصور التي يمكن عندها تنفيذ السطوع الدقيق والقياسات الموضعية (انظر أيضًا ESO PR 09/97). هذه التقنية التي يطلق عليها تقنية "التفكيك" تجعل من الممكن تصور هذا النظام المعقد بشكل أفضل بكثير ، وعلى وجه الخصوص ، تأكيد وجعل حلقة آينشتاين المرتبطة بها أكثر وضوحًا ، راجع. صورة رقم PR 20a / 03.
تحديد المصدر والعدسة
استخدم فريق علماء الفلك [1] بعد ذلك تلسكوب التكنولوجيا الجديد (NTT) بطول 3.5 متر في لا سيلا للحصول على أطياف لمكونات الصورة الفردية لنظام العدسة هذا. هذا أمر حتمي لأنه ، مثل بصمات الأصابع البشرية ، تسمح الأطياف بالتعرف بشكل لا لبس فيه على الأشياء المرصودة.
ومع ذلك ، هذه ليست مهمة سهلة لأن الصور المختلفة للسراب الكوني تقع قريبة جدًا من بعضها البعض في السماء وهناك حاجة إلى أفضل الظروف الممكنة للحصول على أطياف نظيفة ومفصولة جيدًا. ومع ذلك ، فإن الجودة البصرية الممتازة لـ NTT مع ظروف الرؤية الجيدة إلى حد معقول (حوالي 0.7 ثانية قوسية) مكنت الفلكيين من اكتشاف "البصمات الطيفية" للمصدر والجسم الذي يعمل كعدسة ، راجع ESO PR Photo 20b / 03.
أظهر تقييم الأطياف أن مصدر الخلفية هو كوازار مع انزياح أحمر بمقدار z = 0.66 [3] ، يقابل مسافة حوالي 6300 مليون سنة ضوئية. يسلط الضوء على ضوء هذا الكوازار بمجرة بيضاوية ضخمة ذات انزياح أحمر z = 0.3 ، أي على مسافة 3500 مليون سنة ضوئية أو في منتصف الطريق بين الكوازار وبيننا. وهي أقرب الكوازار أقرب الجاذبية المعروفة حتى الآن.
نظرًا للهندسة المحددة للعدسة وموقع المجرة العدسة ، من الممكن إظهار أن الضوء من المجرة الممتدة التي يقع فيها الكوازار يجب أيضًا أن يكون عدسة وأن تصبح مرئية كصورة على شكل حلقة. إن هذه هي الحالة التي تم إثباتها بالفعل في PR Photo 20a / 03 والتي تظهر بوضوح وجود "حلقة آينشتاين" هذه ، التي تحيط بصورة مجرة العدسة القريبة.
العدسة الدقيقة داخل العدسة الكلية؟
إن التكوين المعين للصور المنفردة ذات العدسات المرصودة في هذا النظام قد مكّن الفلكيين من إنتاج نموذج مفصل للنظام. من هذا ، يمكنهم بعد ذلك عمل تنبؤات حول السطوع النسبي للصور ذات العدسات المختلفة.
بشكل غير متوقع إلى حد ما ، وجدوا أن السطوع المتوقعة للصور الثلاثة الأكثر سطوعًا مثل النجوم من الكوازار لا تتوافق مع الصور المرصودة - تبين أن أحدها هو حجم واحد (أي عامل 2.5) أكثر إشراقًا من المتوقع . هذا التوقع لا يشكك في النسبية العامة ولكنه يشير إلى وجود تأثير آخر في هذا النظام.
الفرضية التي قدمها الفريق هي أن إحدى الصور تخضع لـ "microlensing". هذا التأثير له نفس طبيعة السراب الكوني - يتم تكوين صور تضخيم متعددة للكائن - ولكن في هذه الحالة ، يحدث انحراف إضافي لأشعة الضوء بسبب نجم واحد (أو عدة نجوم) داخل مجرة العدسة. والنتيجة هي أن هناك صورًا إضافية (لم يتم حلها) للكوازار داخل إحدى الصور ذات العدسات الكبيرة.
والنتيجة هي "تضخيم مفرط" لهذه الصورة بالذات. ما إذا كان هذا هو الحال بالفعل ، فسيتم اختباره قريبًا من خلال عمليات المراقبة الجديدة لنظام العدسات الثقالية هذا باستخدام تلسكوب ESO كبير جدًا (VLT) في بارانال (تشيلي) وأيضًا مع المرصد الراديوي ذي المصفوفة الكبيرة جدًا (VLA) في نيو مكسيكو (الولايات المتحدة الأمريكية. ).
الآفاق
حتى الآن ، تم اكتشاف 62 كوازار متعدد الصور ، وفي معظم الحالات تظهر صورتان أو 4 صور لنفس الكوازار. غالبًا ما يُلاحظ وجود صور ممدودة للكوازار ، وبشكل خاص ، صور تشبه الحلقة عند أطوال موجات الراديو. ومع ذلك ، تظل هذه ظاهرة نادرة في المجال البصري - تم تصوير أربعة أنظمة فقط من خلال الاتصالات البصرية / الأشعة تحت الحمراء حتى الآن.
اكتشف النظام المعقد والمشرق نسبيًا RXS J1131-1231 المختبر الفلكي الفيزيائي الفريد. خصائصه النادرة (مثل السطوع ، ووجود صورة على شكل حلقة ، والانزياح الأحمر الصغير ، والأشعة السينية ، والانبعاث الراديوي ، والعدسة المرئية ، ...) ستمكن الفلكيين الآن من دراسة خصائص المجرة العدسة ، بما في ذلك محتواها النجمي ، الهيكل وتوزيع الكتلة بتفصيل كبير ، واستكشاف مورفولوجيا المصدر. ستستخدم هذه الدراسات ملاحظات جديدة يتم الحصول عليها حاليًا باستخدام VLT في Paranal ، ومع مقياس التداخل الراديوي VLA في نيو مكسيكو ومع تلسكوب هابل الفضائي.
معلومات اكثر
البحث الموصوف في هذا البيان الصحفي مقدم في رسالة إلى المحرر ، قريباً ليظهر في المجلة الأوروبية المهنية علم الفلك والفيزياء الفلكية ("كوازار مصور بشكل رباعي مع مرشح حلقة أينشتاين البصري: 1RXS J113155.4-123155" ، من دومينيك Sluse وآخرون).
يمكن أيضًا العثور على مزيد من المعلومات حول العدسة الجاذبية ومجموعة البحث هذه على عنوان URL: http://www.astro.ulg.ac.be/GRech/AEOS/.
ملاحظات
[1]: يتألف الفريق من دومينيك سلوز ، داميان هوتسميرز ، و ثودوري ناكوس (ESO ومعهد الفلسفة الفيزيائية و Gé ophysique de l'Universit؟ de Li؟ ge - IAGL) ، جان فران؟ ois Claeskens و Frédicric Courbin و Christophe Jean و Jean Surdej (IAGL) و Malvina Billeres (ESO) و Sergiy Khmil (المرصد الفلكي بجامعة Shevchentko).
[2]: الكوازارات هي مجرات نشطة بشكل خاص ، وتنبع مراكزها كميات هائلة من الطاقة والجسيمات النشطة. ويعتقد أنها تحتوي على ثقب أسود ضخم في مركزها ، وأن الطاقة تنتج عندما تسقط المادة المحيطة في هذا الثقب الأسود. تم اكتشاف هذا النوع من الأشياء لأول مرة في عام 1963 من قبل عالم الفلك الهولندي الأمريكي مارتن شميدت في مرصد بالومار (كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية) ويشير الاسم إلى ظهورهم "الشبيه بالنجوم" على الصور التي تم الحصول عليها في ذلك الوقت.
[3]: في علم الفلك ، يشير "الانزياح الأحمر" إلى الكسر الذي يتم من خلاله تحويل الخطوط في طيف الجسم نحو أطوال موجية أطول. بما أن الانزياح الأحمر لجسم كوني يزداد مع المسافة ، فإن الانزياح الأحمر الملاحظ لمجرة بعيدة يوفر أيضًا تقديرًا لمسافة هذه المسافة.
المصدر الأصلي: ESO News Release
