Nogle gange er der en tilfældig tilpasning - langt væk i universet, hvor objekter adskilles med ufattelige afstande målt i milliarder af lysår - når en galakse-klynge i forgrunden skærer lys fra et endnu fjernere objekt. Konjunktionen spiller visuelle tricks, hvor galakse klyngen fungerer som en linse, der ser ud til at forstørre og bøje det fjerne lys.
Den sjældne kosmiske linie kan bringe det fjerne univers til syne. Nu har astronomer snuble over en overraskelse: de har opdaget det fjerneste kosmiske forstørrelsesglas endnu.
Set ovenfor, som det så ud for 9,6 milliarder år siden, bryder denne monster elliptiske galakse den tidligere rekordindehaver med 200 millioner lysår. Det bøjer, forvrænger og forstørrer den fjerne spiralgalakse, hvis lys har taget 10,7 milliarder år at nå Jorden.
”Når du ser mere end 9 milliarder år siden i det tidlige univers, forventer du ikke at finde denne type galakse-galakslinser overhovedet,” sagde hovedforsker Kim-Vy Tran fra Texas A&M University i en pressemeddelelse fra Hubble.
”Forestil dig at holde et forstørrelsesglas tæt på dig og derefter flytte det langt længere væk. Når du ser gennem et forstørrelsesglas, der holdes i armlængden, er chancerne for, at du ser et forstørret objekt, store. Men hvis du bevæger lupen hen over rummet, mindskes dine chancer for at se lupen næsten perfekt på linje med en anden genstand ud over det. ”
Holdet studerede stjernedannelse i data indsamlet af W. M. Keck-observatoriet i Hawai’i, da de stødte på en stærk detektion af varm brintgas, der syntes at opstå som en massiv, lys elliptisk galakse. Det slog teamet som underligt. Varmt brint er et klart tegn på stjernefødsel, men det blev fundet i en galakse, der så alt for gammel ud til at danne nye stjerner.
”Jeg var meget overrasket og bekymret,” huskede Tran. ”Jeg troede, at vi havde begået en stor fejltagelse med vores observationer.”
Så Tran gravede gennem arkiverede Hubble-billeder, der afslørede en smurt, blå genstand ved siden af den større elliptiske. Det var den klare underskrift af en gravitationslinse.
”Vi opdagede, at lys fra linsegalaksen og fra baggrundsgalaksen blev blandet i de jordbaserede data, hvilket forvirrede os,” sagde medforfatter Ivelina Momcheva ved Yale University. ”De spektroskopiske data fra Keck antydede, at der foregik noget interessant her, men kun med Hubbles højopløselige spektroskopi var vi i stand til at adskille linsegalaksen fra den fjernere galakse i baggrunden og bestemme, at de to var i forskellige afstande. Hubble-dataene afslørede også det beskedne look af systemet, med forgrundsobjektivet i midten, flankeret af en lys bue på den ene side og en svag udtværing på den anden - begge forvrængede billeder af baggrundsgalaksen. Vi havde brug for kombinationen af billeddannelse og spektroskopi for at løse puslespillet. ”
Ved at måle intensiteten af baggrundsgalakseens lys kunne teamet måle den gigantiske galakas samlede masse. Alt i alt vejer det 180 milliarder gange mere end vores sol. Selvom dette kan virke stort, vejer det faktisk fire gange mindre end Mælkevejen.
”Der er hundreder af linsegalakser, som vi kender til, men næsten alle er relativt nærliggende, kosmisk,” sagde hovedforfatter Kenneth Wong fra Academia Sinica Institute of Astronomy & Astrophysics. ”At finde en linse så langt væk som denne er en meget speciel opdagelse, fordi vi kan lære om det mørke stofindhold i galakser i den fjerne fortid. Ved at sammenligne vores analyse af denne linsegalakse med de mere nærliggende linser, kan vi begynde at forstå, hvordan dette mørke stofindhold har udviklet sig over tid. ”
Interessant nok er linsegalaksen undervægt med hensyn til dens mørke stofindhold. Tidligere har astronomer antaget, at mørk stof og normal stof opbygges lige i en galakse over tid. Men denne galakse antyder, at dette ikke er tilfældet.
Holdets resultater blev vist i 10. juli-udgaven af The Astrophysical Journal Letters og er tilgængelige online.
