En spændende ny opdagelse blev afsløret tidligt i denne uge på det 223. møde i American Astronomical Society, der blev afholdt i Washington D.C., da astronomer meddelte, at en gravitationslinse blev påvist for første gang ved gammastrålebølgelængder.
Undersøgelsen blev udført ved hjælp af NASAs Fermi Gamma Ray-rumteleskop og lover at åbne et nyt vindue på universet, hvilket giver astrofysikere et andet værktøj til at studere de emissioner, der findes i nærheden af supermassive sorte huller.
Men jagten var ikke let. En gravitationslinse opstår, når en massiv forgrundsobjekt, såsom en galakse, bøjer lyset fra et fjernt baggrundsobjekt. I tilfælde af denne undersøgelse målrettede forskere en blazar kendt som B0218 + 357, en energisk kilde, der ligger 4,35 milliarder lysår væk i retning af stjernebilledet Triangulum.
Blazar og quasar kilder kaldes ved hjælp af deres respektive koordinater på himlen. Tænk på “0218 + 357” som oversættelse til “Højre opstigning 2 timer 18 minutter, deklination +35,7 grader nord” i baghaven astronom-tale. En blazar er en kompakt form af kvasar, der er resultatet af et supermassivt sort hul i hjertet af en aktiv galakse. Begrebet Blazar blev først opfundet af Edward Spiegel i 1978. Den første kvasar, der blev opdaget, var 3C 273 i 1970, hvilket også senere blev fundet at være en blazar. 3C 273 er synlig i Jomfruen ved hjælp af et stort baghaveteleskop.
En spiralgalakse i forgrunden, der ses med ansigtet på, ligger langs vores synslinie mellem vores udsigtspunkt og B0218 + 357. På 4 milliarder lysår langt har de to den mindste vinkelseparation af ethvert gravitationslystet linsesystem, der hidtil er identificeret på mindre end en tredjedel af en lysbue på tværs.
”Vi begyndte at tænke på muligheden for at gøre denne observation et par år efter Fermi-lanceringen, og alle brikkerne kom endelig sammen i slutningen af 2012,” sagde Navro Research Laboratory astrofysiker og hovedforsker ved undersøgelsen Teddy Cheung i en nylig NASA Goddard Pressemeddelelse fra Spaceflight Center.
Observationer af blazaren antydede, at den ville blusse i september 2012, hvilket gør det til et hovedmål for undersøgelsen. Faktisk var B0218 + 357 den lyseste ekstra-galaktiske gammastrålekilde på det tidspunkt. Cheung fik tid til at spænde fra slutningen af september til oktober 2012 til at bruge Fermis instrument for stort område teleskop (LAT) til at studere blazaren i udbrud.
Fermis LAT-instrument har ikke den opløsning, som radio- og optiske instrumenter har til at fange blazaren i enkeltbilleder. I stedet udnyttede holdet et fænomen kendt som ”forsinket afspilningseffekt” for at fange blazaren i aktion.
”Den ene lyssti er lidt længere end den anden, så når vi registrerer fakler i det ene billede, prøver vi at fange dem dage senere, når de afspilles igen i det andet billede,” sagde teammedlem Jeff Scargle, astrofysiker baseret på NASAs Ames Research Center.
Cheung præsenterede resultaterne af undersøgelsen mandag på American Astronomical Society-mødet, der omfattede tre tydelige afskærmende episoder fra baggrunden af blazaren, der demonstrerede de fortællede forsinkede afspilningsbegivenheder med en periode på 11,46 dage.
Opfølgningsobservationer i radio- og optiske bølgelængder understøttede nøgleobservationer og demonstrerer, at Fermis LAT-billedmand faktisk var vidne til begivenheden. Interessant nok tager forsinkelsen for gammastrålerne fra den linsede blazar cirka en dag længere tid end radiobølger for at nå jorden. B0218 + 357 er også omkring fire gange lysere i gammastråler end i radiobølgelængder.
Dette forekommer, fordi gammastrålerne udspringer fra en lidt anden region end radiobølger genereret af blazaren, og tager en anden sti på grund af gravitationsfeltet i forgrundsgalaksen. Dette viser, at aktiver som Fermi kan bruges til at undersøge hjertet af de fjerne, energiske galaktiske kerner, som har supermassive sorte huller. Dette åbner det varme emne for gravitationslystne linser og deres rolle i ekstra-galaktisk astronomi op til gammastrålespektret og giver kosmologer en anden gadget til deres værktøjskasse.
”I løbet af en dag kan en af disse blusser lysne blazaren 10 gange i gammastråler, men kun 10 procent i synligt lys og radio, hvilket fortæller os, at det område, der udsender gammastråler, er meget lille sammenlignet med dem, der udsender ved lavere energier, ”sagde Stockholm University-teammedlem Stefan Larsson i den nylige pressemeddelelse.
Brug af analyse af linsesystemer ved gammastrålebølgelængder vil ikke kun hjælpe med at undersøge disse gådefulde kosmologiske dyr, men det kan også hjælpe med at foredle den meget vigtige Hubble-konstant, som måler den hastighed, som universet ekspanderer til.
Men Fermi er måske lige begyndt at vise sine ting, når det gælder jagt efter ekstra galaktiske kilder. Det virkelig spændende gennembrud, siger forskere, ville være opdagelsen af en energisk ekstra-galaktisk kilde, der linses af en forgrundsgalakse i gammastråler, som har ikke blevet set set på andre bølgelængder. Denne nylige konstatering har bestemt demonstreret, hvordan Fermi kan "se" disse fortællingsblink via en smart metode. Forvent flere nyheder i de kommende år!
Læs hele papiret på titlen arViv-serveren Fermi-LAT påvisning af tyngdekraftslinser forsinkede gammastrålinger fra Blazar B0218 + 357.
