Obrazový kredit: SDSS
Ke gravitační čočce dochází, když je světlo ze vzdáleného objektu, jako je kvasar, zkresleno gravitací bližšího objektu. Astronomové objevili právě takovou čočku, kde jsou zkreslení tak velké, že je musí způsobovat značné množství temné hmoty – viditelný materiál sám za to nemůže. Temnou hmotu předpovídá její gravitační vliv na galaxie a hvězdy ve vesmíru, ale zatím si astronomové nejsou ve skutečnosti jisti, co to je; zda je to jen běžná hmota, která je příliš studená na to, aby ji bylo možné vidět ze Země, nebo nějaký druh exotické částice.
Vědci z Sloan Digital Sky Survey objevili gravitačně čočkový kvasar s největší zaznamenanou separací a na rozdíl od očekávání zjistili, že čtyři nejvzdálenější a nejsvítivější známé kvasary nejsou gravitační čočkou.
Teorie obecné relativity Alberta Einsteina předpovídá, že gravitační síla masivního tělesa může fungovat jako čočka, ohýbat a deformovat světlo vzdáleného objektu. Masivní struktura někde mezi vzdáleným kvasarem a Zemí může „čočkovat“ světlo kvasaru, díky čemuž je obraz podstatně jasnější a vytváří několik snímků jednoho objektu.
V článku publikovaném ve vydání časopisu NATURE 18/25, tým Sloan Digital Sky Survey (SDSS) vedený postgraduálními studenty University of Tokyo Naohisa Inada a Masamune Oguri uvádí, že čtyři kvasary v těsné blízkosti jsou ve skutečnosti světlem. z jednoho kvasaru rozděleného na čtyři obrazy gravitační čočkou.
Od nalezení prvního příkladu v roce 1979 bylo objeveno více než 80 kvasarů s gravitační čočkou. Tucet katalogizovaných kvasarů s čočkovou čočkou jsou objevy SDSS, z nichž polovina je výsledkem práce Inady a jeho týmu.
Co však činí toto nejnovější zjištění tak dramatickým, je to, že vzdálenost mezi čtyřmi snímky je dvakrát větší než u jakéhokoli dříve známého kvasaru s gravitační čočkou. Do objevu tohoto kvasaru se čtyřmi čočkami byla největší známá vzdálenost u kvasaru s gravitační čočkou 7 úhlových sekund. Kvazar nalezený týmem SDSS leží v souhvězdí Malého lva; skládá se ze čtyř obrázků oddělených 14,62 úhlových sekund.
Aby se dosáhlo tak velké separace, musí být koncentrace hmoty způsobující vznik čočky obzvláště vysoká. V popředí této gravitační čočky je kupa galaxií; temná hmota spojená s kupou musí být zodpovědná za bezprecedentně velkou separaci.
'Další pozorování získaná na 8,2metrovém dalekohledu Subaru a dalekohledu Keck potvrdila, že tento systém je skutečně gravitační čočkou,' vysvětluje Inada. 'Předpokládá se, že kvazary takto rozdělené gravitační čočkou jsou velmi vzácné, a proto je lze objevit pouze ve velmi velkých průzkumech, jako je SDSS.'
Oguri dodal: „Objev jedné takové široké gravitační čočky z více než 30 000 dosud zkoumaných kvasarů SDSS je dokonale v souladu s teoretickými očekáváními modelů, ve kterých ve vesmíru dominuje studená temná hmota. To nabízí další silný důkaz pro takové modely.' (Studená temná hmota, na rozdíl od horké temné hmoty, tvoří těsné shluky, druh, který způsobuje tento druh gravitační čočky.)
'Gravitační čočka, kterou jsme objevili, poskytne ideální laboratoř pro zkoumání vztahu mezi viditelnými objekty a neviditelnou temnou hmotou ve vesmíru,' vysvětlil Oguri.
Ve druhém článku, který měl být publikován v Astronomical Journal v březnu 2004, použil tým vedený Gordonem Richardsem z Princetonské univerzity vysoké rozlišení Hubbleova vesmírného dalekohledu k prozkoumání čtyř nejvzdálenějších známých kvasarů objevených SDSS na známky gravitační čočky. .
Pohled do velkých vzdáleností v astronomii znamená pohled zpět v čase. Tyto kvasary jsou vidět v době, kdy byl vesmír méně než 10 procent svého současného stáří. Tyto kvasary jsou ohromně svítivé a předpokládá se, že jsou poháněny obrovskými černými dírami o hmotnosti několika miliardkrát větší než Slunce. Vědci uvedli, že je skutečnou záhadou, jak se tak masivní černé díry mohly zformovat tak brzy ve vesmíru. Přesto, pokud jsou tyto objekty gravitačně čočky, výzkumníci SDSS by odvodili podstatně menší svítivost a tím i hmotnosti černých děr, což by usnadnilo vysvětlení jejich vzniku.
„Čím vzdálenější je kvasar, tím pravděpodobněji se mezi ním a divákem nachází galaxie. To je důvod, proč jsme očekávali, že budou objektivovány ty nejvzdálenější kvasary,“ vysvětlil výzkumník SDSS Xiaohui Fan z University of Arizona. Na rozdíl od očekávání však žádný ze čtyř nevykazuje známky vícenásobných snímků, které jsou charakteristickým znakem čočky.
'Pouze malý zlomek kvasarů je gravitačně čoček.' Takto jasné kvasary jsou však ve vzdáleném vesmíru velmi vzácné. Vzhledem k tomu, že čočkování způsobuje, že se kvasary jeví jako jasnější, a proto je lze snáze detekovat, očekávali jsme, že naše vzdálené kvasary budou ty, které budou s největší pravděpodobností čočkovat,“ navrhl člen týmu Zoltan Haiman z Kolumbijské univerzity.
„Skutečnost, že tyto kvasary nejsou čočkované, říká, že astronomové musí brát vážně myšlenku, že kvasary o hmotnosti několika miliard hmotností Slunce vznikly méně než miliardu let po velkém třesku,“ řekl Richards. 'Nyní hledáme další příklady kvasarů s vysokým rudým posuvem v SDSS, abychom teoretici mohli vysvětlit ještě více supermasivních černých děr.'
Původní zdroj: Tisková zpráva SDSS