תמונה של מראה קוסמית

אשראי תמונה: ESO

אסטרונומים מהמצפה האירופי הדרומי מצאו עדשת כבידה "טבעת איינשטיין" נדירה ביותר, בה האור מהקוואר המרוחק מפותל ומוגדל על ידי כוח הכובד של גלקסיה קרובה יותר. שני האובייקטים מיושרים כל כך מקרוב עד שתמונת הקוואר מהווה טבעת סביב הגלקסיה מנקודת התצפית שלנו כאן על כדור הארץ. בעזרת מדידות מדוקדקות הצליח הצוות לקבוע כי הקוואר נמצא במרחק של 6.3 מיליארד שנות אור, והגלקסיה נמצאת במרחק של 3.5 מיליארד שנות אור בלבד, מה שהופך אותה לעדשת הכבידה הקרובה ביותר שהתגלתה אי פעם.

באמצעות הטלסקופ ESO 3.6 מ 'בלה סילה (צ'ילה), צוות בינלאומי של אסטרונומים [1] גילה תעתוע קוסמי מורכב במכתש הכוכבים הדרומי (הגביע). מערכת "עדשת כבידה" זו מורכבת מארבע תמונות (לפחות) מאותו קוואזאר וכן תמונה בצורת טבעת של הגלקסיה בה שוכן הקוואר - המכונה "טבעת איינשטיין". גם גלקסיית העדשות הסמוכה יותר הגורמת לאשליה אופטית מסקרנת זו נראית היטב.

הצוות השיג ספקטרום של חפצים אלה בעזרת מצלמת EMMI החדשה שהוצבה על הטלסקופ ESO 3.5 מ 'חדש (NTT), גם במצפה הכוכבים לה סילה. הם מוצאים כי קוואזר העדשות [2] ממוקם במרחק של 6,300 מיליון שנות אור (ה"היסטה האדומה "שלו היא z = 0.66 [3]) ואילו הגלקסיה הסגלגלית העדשה נמצאת בערך באמצע הדרך בין הקוואר לנו, במרחק של 3,500 מיליון שנות אור (z = 0.3).

המערכת נקראה RXS J1131-1231 - היא הקוואזר העדתי ביותר בכבדות הכבידה שהתגלה עד כה.

תעתועים קוסמיים
העיקרון הפיזי שמאחורי "עדשת כבידה" (המכונה גם "תעתוע קוסמי") ידוע מאז 1916 כתוצאה מתורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין. שדה הכבידה של עצם מסיבי עוקל את הגיאומטריה המקומית של היקום, ולכן קרני האור העוברות קרוב לאובייקט כפופות (כמו "קו ישר" על פני כדור הארץ מתעקם בהכרח בגלל עקמומיות פני כדור הארץ) .

השפעה זו נצפתה לראשונה על ידי האסטרונומים בשנת 1919 במהלך ליקוי חמה כולל. מדידות מיקומיות מדויקות של כוכבים שנראו בשמיים האפלים ליד השמש הלווייתית הצביעו על תזוזה לכאורה לכיוון ההפוך לשמש, בערך כפי שחזה התיאוריה של איינשטיין. ההשפעה נובעת מהמשיכה הכבדית של הפוטונים הכוכבים כאשר הם עוברים ליד השמש בדרכם אלינו. זה היה אישור ישיר לתופעה חדשה לחלוטין והיא ייצגה אבן דרך בפיזיקה.

בשנות השלושים של המאה הקודמת, הבין האסטרונום פריץ צוויקי (1898 - 1974), ממלאות שוויצרית ועבד במצפה הכוכבים הר ווילסון בקליפורניה, כי אותה השפעה עשויה להתרחש גם רחוק בחלל שבו גלקסיות ואשכולות גלקסיות גדולות עשויות להיות קומפקטיות ומסיביות מספיק. לכופף את האור מחפצים רחוקים עוד יותר. עם זאת, רק חמישה עשורים לאחר מכן, בשנת 1979, אושרו רעיונותיו מבחינה תצפיתית כאשר התגלה הדוגמא הראשונה לתעתוע קוסמי (כשתי תמונות של אותו קוואזאר רחוק).

תעתועים קוסמיים נראים בדרך כלל כתמונות מרובות של קוואזאר בודד [2], העדשה על ידי גלקסיה שנמצאת בין הקוואר לנו. המספר וצורת התמונות של הקווסר תלויות במיקומם היחסי של הקוואר, גלקסיית העדשות ואיתנו. יתר על כן, אם היישור היה מושלם, היינו רואים גם תמונה בצורת טבעת סביב עצם העדשה. "טבעות אינשטיין" כאלה נדירות מאוד, אך נצפו רק במקרים מעטים מאוד.

עניין מיוחד נוסף של אפקט העדשת הכבידה הוא שהוא עשוי לא רק לגרום לתמונות כפולות או מרובות של אותו אובייקט, אלא גם שהבהירות של תמונות אלה עולה באופן משמעותי, בדיוק כפי שקורה בעדשה אופטית רגילה. גלקסיות רחוקות ואשכולות גלקסיות עשויות בכך לפעול כ"טלסקופים טבעיים ", המאפשרים לנו לצפות בעצמים רחוקים יותר שאחרים היו קלושים מכדי שניתן יהיה לאתר אותם באמצעות טלסקופים אסטרונומיים זמינים כעת.

טכניקות חידוד תמונות פותרות טוב יותר את התעתוע הקוסמי
עדשת כבידה חדשה, המכונה RXS J1131-1231, התגלתה באורח מרדיני במאי 2002 על ידי דומיניק סלוזה, אז סטודנט לתואר שלישי ב- ESO בצ'ילה, תוך כדי בדיקת תמונות קוואזאר שצולמו באמצעות הטלסקופ ESO 3.6 מ 'במצפה הכוכב לה סילה. גילוי מערכת זו הרוויח מתנאי התצפית הטובים ששררו בזמן התצפיות. מבדיקה חזותית פשוטה של ​​תמונות אלה, סליוס הסיק באופן זמני כי למערכת היו ארבע דמויות כוכב (תמונות הקוואר העדשות) ורכיב מפוזר (גלקסיית העדשות).

בגלל ההפרדה הקטנה מאוד בין הרכיבים, בסדר גודל של קשת שניה אחת או פחות, והאפקט ה"טשטוש "הבלתי נמנע שנגרם בגלל סערבול באטמוספירה היבשתית (" לראות "), השתמשו האסטרונומים בתוכנת חידוד תמונה מתוחכמת כדי לייצר גבוה יותר תמונות רזולוציה עליהן ניתן לבצע בהירות מדויקת ומדידות מיקום (ראו גם ESO PR 09/97). טכניקה זו של מה שמכונה "פירוק הרזולוציה" מאפשרת לדמיין מערכת מורכבת זו בצורה טובה בהרבה, ובמיוחד לאשר ולהפוך את בולט יותר לטבעת איינשטיין המשויכת לה, יחסי ציבור 20a / 03.

זיהוי המקור והעדשה
צוות האסטרונומים [1] השתמש אז בטלסקופ ה- ESO 3.5 מ 'חדש בטכנולוגיה חדשה (NTT) בלה סילה בכדי להשיג ספקטרום של מרכיבי התמונה האישיים במערכת העדשה זו. זה הכרחי מכיוון שכמו טביעות אצבעות אנושיות, הספקטרום מאפשר זיהוי חד משמעי של העצמים שנצפו.

עם זאת, זו משימה לא קלה מכיוון שהתמונות השונות של התעתוע הקוסמי ממוקמות קרוב מאוד אחת לשנייה בשמיים והתנאים הטובים ביותר האפשריים נדרשים כדי להשיג ספקטרום נקי ומופרד היטב. עם זאת, האיכות האופטית המצוינת של ה- NTT בשילוב עם תנאי ראייה טובים למדי (כ -0.7 ארכ"ק) אפשרו לאסטרונומים לזהות את "טביעות האצבעות הספקטרליות" של המקור והן של האובייקט שמשמשים כעדשה, ראה תמונה 20b / 03 של ESO PR.

הערכת הספקטרום הראתה שמקור הרקע הוא קוואזר עם תזוזה אדומה של z = 0.66 [3], המתאימה למרחק של כ- 6,300 מיליון שנות אור. האור מהקווסר הזה מודבק על ידי גלקסיה אליפטית מסיבית עם משמרת אדומה z = 0.3, כלומר במרחק של 3,500 מיליון שנות אור או בערך באמצע הדרך בין הקוואר לנו. זהו הקוואזר הקרוב ביותר בעדשות הכבידה הידוע עד כה.

בגלל הגיאומטריה הספציפית של העדשה ומיקומה של גלקסיית העדשות ניתן להראות כי האור מהגלקסיה המורחבת בה נמצא הקוואר צריך להיות גם בעדשות ולהיות גלוי כתמונה בצורת טבעת. שזה אכן המקרה מוכיח על ידי יחסי ציבור 20a / 03, שמראה בבירור את נוכחותה של טבעת איינשטיין כזו, סביב דמותה של גלקסיית העדשות הסמוכה יותר.

עדשות מיקרו בתוך עדשות מאקרו?
התצורה הספציפית של תמונות העדשות הבודדות שנצפו במערכת זו אפשרה לאסטרונומים לייצר מודל מפורט של המערכת. מכאן הם יכולים לבצע תחזיות לגבי הבהירות היחסית של תמונות העדשות השונות.

במפתיע, הם גילו כי הבהירות החזויה של שלושת התמונות הבהירות ביותר של הכוכב הבהירות אינן מסכימות עם אלה שנצפו - אחת מהן מתגלה כגודל אחד (כלומר, גורם של 2.5) בהיר מהצפוי . תחזית זו אינה מטילה ספק ביחסות כללית אלא מרמזת כי השפעה נוספת פועלת במערכת זו.

ההשערה שקדם הצוות היא שאחת התמונות כפופה ל"מעיין מיקרולי ". אפקט זה הוא בעל אופי זהה לתעתוע הקוסמי - נוצרות תמונות מרובות מוגברות של האובייקט - אך במקרה זה, סטיה נוספת של קרני האור נגרמת על ידי כוכב יחיד (או מספר כוכבים) בתוך גלקסיית העדשה. התוצאה היא שיש תמונות נוספות (לא פתורות) של הקווסר בתוך אחת מהתמונות עם עדשות מאקרו.

התוצאה היא "הגברת יתר" של תמונה מסוימת זו. האם זה אכן כך ייבקר בקרוב באמצעות תצפיות חדשות על מערכת עדשות הכבידה הזו עם הטלסקופ ESO Very Large Telecope (VLT) בפרנאל (צ'ילה) וגם עם מצפה הרדיו Very Large Array (VLA) בניו מקסיקו (ארה"ב) ).

Outlook
עד כה התגלו 62 קוואזרים מרובי תמונות, ברוב המקרים 2 או 4 תמונות של אותו קוואר. נוכחותם של תמונות מוארכות של הקוואזאר ובעיקר של תמונות דמויות טבעת נצפתה לעיתים באורכי גל רדיו. עם זאת, זו נותרה תופעה נדירה בתחום האופטי - רק ארבע מערכות כאלה צולמו עד כה על ידי טלקופים אופטיים / אינפרא אדום.

המערכת המורכבת והבהירה יחסית RXS J1131-1231 שהתגלתה כעת היא מעבדה אסטרופיזית ייחודית. המאפיינים הנדירים שלה (למשל בהירות, נוכחות של תמונה בצורת טבעת, משמרת אדומה קטנה, פליטת רנטגן ורדיו, עדשה גלויה, ...) יאפשרו כעת לאסטרונומים ללמוד את תכונותיה של גלקסיית העדשות, כולל תוכן הכוכב שלה, מבנה וחלוקת המונים בפירוט רב, וכדי לבדוק את מורפולוגיית המקור. מחקרים אלו ישתמשו בתצפיות חדשות שמתקבלות כיום באמצעות ה- VLT ב- Paranal, עם אינטרפרומטר הרדיו VLA בניו מקסיקו ועם טלסקופ החלל האבל.
עוד מידע

המחקר המתואר בהודעה לעיתונות זו מוצג במכתב לעורך, אשר בקרוב יופיע בכתב העת המקצועי האירופי Astronomy & Astrophysics ("קוואזאר שצולם ארבע פעמים עם מועמד טבעת איינשטיין אופטית: 1RXS J113155.4-123155", מאת דומיניק Sluse ואח ').

מידע נוסף על עדשות כבידה ועל קבוצת מחקר זו ניתן למצוא גם בכתובת האתר: http://www.astro.ulg.ac.be/GRech/AEOS/.

הערות
[1]: הצוות מורכב מדומיניק סלוזה, דמיאן הוטסם? קרס, ותודורי נקוס (ESO והמכון ד'אסטרופיסיקה וא 'ג' אופיס דה לי 'אוניברסיטה דה לי? גיא - IAGL), ז'אן-פראן? או קלייסנס , פר? ד? ריק קורבין, כריסטוף ז'אן וג'ין סורדג '(IAGL), מלווינה Billeres (ESO) וסרגיי כמיל (המצפה האסטרונומי של אוניברסיטת שבצ'נטקו).

[2]: קוואזרים הם גלקסיות פעילות במיוחד שמרכזיהם פולטים כמויות אדירות של אנרגיה וחלקיקים אנרגטיים. ההערכה היא כי הם מחזיקים חור שחור מסיבי במרכזם וכי האנרגיה מופקת כאשר החומר המקיף נופל לחור שחור זה. סוג זה של אובייקט התגלה לראשונה בשנת 1963 על ידי האסטרונום ההולנדי-אמריקני מרטן שמידט במצפה הכוכבים פאלומר (קליפורניה, ארה"ב). השם מתייחס למראה "דמוי הכוכב" שלהם על התמונות שהתקבלו באותה תקופה.

[3]: באסטרונומיה, "השינוי האדום" מציין את השבר שבאמצעותו מועברים הקווים בספקטרום האובייקט לעבר אורכי גל ארוכים יותר. מכיוון שההיסטה האדומה של אובייקט קוסמולוגי גדלה עם המרחק, ההיסטה האדומה הנצפית של גלקסיה מרוחקת מספקת גם הערכה של המרחק שלה.

המקור המקורי: פרסום חדשות ESO