Billedkredit: SDSS
Gravitationslinsering sker, når lyset fra et fjernt objekt, såsom en kvasar, forvrænges af tyngdekraften fra et tættere objekt. Astronomer har opdaget netop en sådan linse, hvor forvrængningerne er så store, de skal være forårsaget af en betydelig mængde mørkt stof - det synlige materiale alene kunne ikke være ansvarligt. Mørkt stof er forudsagt af dets gravitationspåvirkning på galakser og stjerner i universet, men indtil videre er astronomer ikke rigtig sikre på, hvad det er; om det bare er regelmæssigt stof, der er for koldt til at ses fra Jorden, eller en slags eksotisk partikel.
Sloan Digital Sky Survey-forskere har opdaget en gravitationslystet linsekvasar med den største adskillelse, der nogensinde er registreret, og i modsætning til forventningerne fundet, at fire af de mest fjerneste, mest lysende kvasarer ikke er gravitationslystede.
Albert Einsteins teori om generel relativitet forudsiger, at tyngdekraften i et massivt legeme kan fungere som en linse, bøje og fordreje lyset fra et fjernt objekt. En massiv struktur et sted mellem en fjern kvasar og Jorden kan "linse" lyset fra en kvasar, hvilket gør billedet væsentligt lysere og producerer flere billeder af et objekt.
I et papir, der blev offentliggjort i udgaven 18/25 af magasinet NATURE, rapporterer et Sloan Digital Sky Survey (SDSS) -team ledet af universitetsstuderende Naohisa Inada og Masamune Oguri, at fire kvasarer i nærheden faktisk er lyset fra en kvasar opdelt i fire billeder ved hjælp af gravitationslinse.
Mere end 80 gravitationslystne kvasarer er blevet opdaget, siden det første eksempel blev fundet i 1979. Et dusin af de katalogiserede linsekvasarer er SDSS-opdagelser, hvoraf halvdelen er resultatet af Inada og hans team.
Men hvad der gør denne seneste konstatering så dramatisk, er, at adskillelsen mellem de fire billeder er dobbelt så stor som for en tidligere kendt gravitationslystet kvasar. Indtil opdagelsen af denne firedoblede linsekvasar var den største adskillelse kendt i en gravitationslystet kvasar 7 buesekunder. Kvasaren fundet af SDSS-teamet ligger i stjernebilledet Leo Minor; det består af fire billeder adskilt med 14,62 buesekunder.
For at producere en så stor adskillelse skal koncentrationen af stof, der giver anledning til linsen, være særlig høj. Der er en klynge af galakser i forgrunden af denne gravitationslinse; det mørke stof, der er knyttet til klyngen, skal være ansvarlig for den hidtil uset store adskillelse.
”Yderligere observationer opnået ved Subaru 8,2 meter teleskop og Keck teleskop bekræftede, at dette system virkelig er en gravitationslinse,” forklarer Inada. ”Kvasarer, der er meget opdelt ved hjælp af gravitationslinser, forudsiges at være meget sjældne, og kan derfor kun opdages i meget store undersøgelser som SDSS.”
Oguri tilføjede: ”At opdage en så bred gravitationslinse ud af over 30.000 SDSS-kvasarer, der er undersøgt til dags dato, stemmer helt overens med teoretiske forventninger til modeller, hvor universet er domineret af kold mørk stof. Dette giver yderligere stærk dokumentation for sådanne modeller. ” (Koldt mørkt stof danner i modsætning til varm mørkt stof stramme klumper, den slags, der forårsager denne form for gravitationslinser.)
”Den tyngdekraftslinse, vi har opdaget, vil give et ideelt laboratorium til at udforske forholdet mellem synlige genstande og usynlig mørk stof i universet,” forklarede Oguri.
I en anden artikel, der blev offentliggjort i Astronomical Journal i marts 2004, brugte et hold ledet af Gordon Richards fra Princeton University den høje opløsning af Hubble-rumteleskopet til at undersøge fire af de fjerneste kendte kvasarer opdaget af SDSS til tegn på gravitationslinser .
At se på store afstande inden for astronomi ser tilbage i tiden. Disse kvasarer ses på et tidspunkt, hvor universet var mindre end 10 procent af dets nuværende alder. Disse kvasarer er enormt lysende og menes at være drevet af enorme sorte huller med masser flere milliarder gange solen. Forskerne sagde, at det er et rigtig mysterium, hvordan sådanne massive sorte huller kunne have dannet sig så tidligt i universet. Men hvis disse objekter er linseret på tyngdepunkt, ville SDSS-forskere udlede betydeligt mindre lysstyrker og derfor sorte hulmasser, hvilket gør det lettere at forklare deres dannelse.
”Jo fjernere en kvasar, desto mere sandsynligt ligger en galakse mellem den og seeren. Dette var grunden til, at vi forventede, at de fjerneste kvasarer blev linseret, ”forklarede SDSS-forsker Xiaohui Fan fra University of Arizona. I modsætning til forventningerne viser derimod ingen af de fire tegn på flere billeder, der er kendetegnende for linsning.
”Kun en lille brøkdel af kvasarer er gravitationsmæssigt linse. Imidlertid er kvasarer, der er lyse, meget sjældne i det fjerne univers. Da linser får kvasarer til at vises lysere og derfor lettere at opdage, forventede vi, at vores fjerne kvasarer var dem, der mest sandsynligt ville blive linset, ”foreslog teammedlem Zoltan Haiman fra Columbia University.
”Det faktum, at disse kvasarer ikke er linsede, siger, at astronomer er nødt til at tage alvorlig tanken om, at kvasarer et par milliarder gange solens masse dannede mindre end en milliard år efter Big Bang”, sagde Richards. ”Vi leder nu efter flere eksempler på højrødskifte-kvasarer i SDSS for at give teoretikere endnu mere supermassive sorte huller at forklare.”
Original kilde: SDSS News Release
