Næsten perfekt “Einstein Ring” gravitationslinse. Billedkredit: ESO / VLT. Klik for at forstørre.
Dette er Einsteins år. For hundrede år siden blev en lidt kendt schweizisk patentansat i de meget tidlige år af en videnskabelig karriere konfronteret med en række paradokser relateret til tid og rum, energi og stof. Begavet med en dyb intuition og en stærk fantasi rejste Albert A. Einstein sig ud af uklarhed for at præsentere en helt ny måde at se på naturligt fænomen på. Einstein viste os, at den tid havde meget lidt at gøre med ure, energi har mindre at gøre med mængde og mere at gøre med kvalitet, plads var ikke bare? En stor firkantet kasse til at sætte ting i ”, stof og energi var to sider af den samme kosmiske mønt, og tyngdekraften havde en dyb virkning på alting - lys, stof, tid og rum.
I dag bruger vi alle disse principper? udgav et århundrede siden - for at undersøge de fjerneste ting i universet. På grund af Einsteins undersøgelse af den fotoelektriske effekt, forstår vi nu, hvorfor lys ikke er kontinuerligt, men nysgerrigt fyldt med mørke og lyse streger, der fortæller os, når det lys blev udsendt, hvad der udsendte det. og den slags ting, der berører det på dens rejser. På grund af Einsteins indsigt i omdannelse af masse og energi, forstår vi nu, hvordan fjerne soler oplyser kosmos, og hvordan magtfulde magnetiske felter pisker partikler op til utrolige hastigheder senere for at komme ned på jordens atmosfære. Og fordi tyngdekraften nu forstås at påvirke alt, har vi lært, hvordan fjerne objekter kan fange og fokusere lys fra endnu fjernere objekter.
Selvom vi endnu ikke har fundet et absolut perfekt eksempel på tyngdekraftslinse i universet, er vi i dag meget tættere på det ideal. I et papir med titlen “Opdagelse af en højsten-skift Einsteinring” offentliggjort 27. april 2005 rapporterer Remi Cabanac fra Canada-Frankrig-Hawaii-teleskopet i Hawaii og medarbejdere “opdagelsen af en delvis Einsteinring… produceret af en massiv ( og tilsyneladende isoleret) elliptisk galakse. ” Før dette fund blev den mest komplette Einstein-ring, der blev opdaget, dokumenteret i 1996 af S.J. Warren fra Imperial College i London. Denne ring - også en af de få synlige i optisk lys - er lidt mindre end en halv cirkel i omkreds (170 grader).
Remi Cabanac forklarede, at han "opdagede systemet, mens han observerede det europæiske sydlige observatorium Very Large Telescope i Chile med en spektrobilleder kaldet FORS1." Remi siger, at han var ved at udfylde sine ansvarsområder som en tjeneste-astronom, "observerede for Helmut Jerjen (medforfatter af papiret) og lavede dyb billedbehandling af nærliggende dværg galakser i udkanten af en velkendt nærliggende galakse-klynge i Fornax." Remi fortsatte med at sige, at hans ”øje blev tiltrukket af den meget usædvanlige lyse bue i den nordvestlige del af marken, jeg vidste, at det var noget temmelig forbløffende, fordi linsebuer normalt er meget svage, og jeg observerede i rødt bånd, mens buer normalt er blålige .”
For at bekræfte hans mistanke om en ny opdagelse gik Remi "til den astronomiske database, men intet eksisterede under koordinaterne." Senere rådførte Remi sig med “Chris Lidman (en anden medforfatter og linsekspert) og viste ham billedet. Han kunne ikke tro det var en linse til at begynde med, fordi det var så lyst og iøjnefaldende, Chris troede, at det kunne være en genstand på billedet. ” Med Chris 'støtte anmodede Remi "om spektroskopisk opfølgning og indså, at det var både en ægte tyngdekraftlinser og en meget markant opdagelse, fordi baggrundskilden var stærkt forstærket og meget langt væk."
I henhold til papiret indskriver ringen en "C-formet" cirkel på 270 grader i næsten fuldstændig omkreds med en tilsyneladende radius på lidt mere end 1 3/4 lysbue sekunder - omtrent som størrelsen af en stjernes "virtuelle" billede set ved høj effekt gennem et lille amatørteleskop. Linsegalaksen er en kæmpe elliptisk ligner M87 i Virgo-Coma-klyngen. Linsen ligger omkring 7 milliarder lysår fjern i retning af stjernebilledet Fornax (synlig fra varmere tempereret nordlige halvkugle og himmel på den sydlige halvkugle). Kildegalaksen har et rødt skift på 3,77 - hvilket antyder en lavkonjunkturafstand på ca. 11 BLY'er. Kilde- og linsegalakse har modtaget betegnelsen FOR J0332-3557 3h32m59s, -35d57m51s og ligger tæt på Fornax-galakse-klyngen - men langt ud over den med hensyn til det rigtige rum.
Det, der gør denne specielle opdagelse så interessant astronomisk, er det faktum, at linsegalaksen er meget massiv, befinder sig i en periode med stjernefødselsrus, ligger i så stor afstand fra Jorden og kan isoleres fra andre klyngalakser i sig selv geografisk lokalitet. I mellemtiden er kildegalaksen markant lysere (med en absolut stjernestørrelse) end andre Lyman-brudgalakser (galakser, der omdirigerer Lyman Break ved 912 ångstrøm til den synlige del af spektret), er dårlig i emissionslinjespektre og havde for nylig afsluttede en cyklus med hurtig stjernefødsel (“starburst”). Alle disse faktorer tilsammen betyder, at FOR J0332 kunne give et væld af data om dannelse af galakse før universets nuværende inflationsepoke.
Ifølge videnskabsteamet er "et af de vigtigste spørgsmål inden for galaksedannelse inden for den nuværende LCDM (Lambda Cold Dark Matter) ramme for strukturdannelse massemonteringshistorierne for galaktiske haloer." Nuværende tankegang er, at galakser akkumulerer glamasse - den enorme sfæriske bule med lav lysstyrke stof omkring galaktiske kerner - inden stjernedannelse virkelig starter. En måde at undersøge denne idé er at bestemme, hvordan masse-til-lys-forhold ændrer sig over tid, når galakser udvikler sig . Men for at gøre det er du nødt til at prøve masserne og lysstyrken i så mange galakser som muligt af en række forskellige typer over det bredest mulige interval af plads og tid.
Opdagelsen af FOR J0332 - og de tre andre delvise Einstein-ringobjekter - hjælper astronomer ved at tilføje eksempler på galakser, der normalt ikke kan påvises i store afstande. Fra papiret, “Forskellige dybe undersøgelser har afdækket forskellige galakspopulationer, men udvælgelseskriterierne frembragte partiske prøver: UV-valgte og smalbånd-valgte prøver er følsomme over for aktivt stjernedannende galakser og partisk mod rolige, udviklede systemer, mens de er under millimeter og nær-infrarøde undersøgelser vælger henholdsvis støvede stjerneborstegalakser og meget røde galakser. ”
Hvilke konklusioner kan vi drage ud fra denne opdagelse?
Remi understreger betydningen af dette fund ved at sige ”Kilden forstærket af linsen er galaksen med den lyseste tilsyneladende lysstyrke nogensinde opdaget i en sådan afstand. Det vil give os unik information om de fysiske forhold, der hersker i det interstellare medium, da universet kun var 12% af sin nuværende alder. Kildens form er også meget vigtig, fordi den giver mængden af masse i linsen ved en rødskift på z = 1. Kun en håndfuld Einstein-ringe er blevet opdaget ved så høj rødskift. Det vil give en vigtig måling af, hvordan elliptisk galaksmasse udviklede sig gennem tiden. ”
Skrevet af Jeff Barbour
