Кредит зображення: SDSS
Гравітаційне лінзування відбувається тоді, коли світло від далекого предмета, наприклад квазара, спотворюється гравітацією ближчого предмета. Астрономи виявили саме таку лінзу, де спотворення настільки великі, що вони повинні бути спричинені значною кількістю темної речовини - лише видимий матеріал не може відповідати. Темна матерія прогнозується її гравітаційним впливом на галактики та зірки у Всесвіті, але поки що астрономи не дуже впевнені, що це таке; чи це просто звичайна матерія, яка занадто холодна, щоб її побачили із Землі, чи якась екзотична частинка.
Вчені Sloan Digital Sky Survey виявили гравітаційно-лінзований квазар із найбільшим зафіксованим часом поділом, і, всупереч очікуванням, встановив, що чотири найвіддаленіших, найяскравіших відомих квазарів не мають гравітаційного оренду.
Теорія загальної відносності Альберта Ейнштейна передбачає, що гравітаційне тягнення масивного тіла може діяти як лінза, згинаючи і спотворюючи світло віддаленого предмета. Масивна структура десь між віддаленим квазаром та Землею може “об'єктивувати” світло квазара, роблячи зображення значно яскравішими та створюючи кілька зображень одного об’єкта.
У праці, опублікованій у виданні журналу NATURE за 18 грудня за 25 грудня, команда Sloan Digital Sky Survey (SDSS) під керівництвом аспірантів Токіо університету Наохіса Інада та Масамуне Огурі повідомляє, що чотири квазари, що знаходяться в безпосередній близькості, є насправді світлом від одного квазару розділилося на чотири зображення гравітаційним лінзуванням.
Понад 80 гравітаційно-орендованих квазарів було виявлено з часу, коли перший приклад був знайдений у 1979 році. Десяток з каталогізованих квази-квазарів - це відкриття SDSS, половина яких є результатом роботи Інади та його команди.
Але те, що робить цю останню знахідку настільки драматичною, - це те, що розділення між чотирма зображеннями вдвічі більше, ніж у будь-якого раніше відомого гравітаційно-лізингового квазара. До відкриття цього чотириразового квазару лінз найбільший відокремлений відомий гравітаційно квазиний квазар становив 7 дуг. Квазар, знайдений командою SDSS, лежить у сузір'ї Лео Малой; він складається з чотирьох зображень, розділених на 14,62 дуги секунди.
Для отримання такого великого поділу концентрація речовини, що спричиняє лінзування, повинна бути особливо високою. На передньому плані цієї гравітаційної лінзи є скупчення галактик; темна матерія, пов'язана з кластером, повинна відповідати за безпрецедентно велике розділення.
"Додаткові спостереження, отримані на телескопі Subaru 8,2 метра та телескопі Keck, підтвердили, що ця система справді є гравітаційною лінзою", - пояснює Інада. "Квазари, які розділили це силою гравітаційного лінзування, прогнозуються як дуже рідкісні, і таким чином їх можна виявити лише в дуже великих обстеженнях, таких як SDSS".
Огурі додав: «Виявлення однієї такої широкої гравітаційної лінзи з понад 30 000 квазарів SDSS, обстежених на сьогоднішній день, цілком відповідає теоретичним очікуванням моделей, у яких у Всесвіті панує холодна темна речовина. Це дає додаткові вагомі докази для таких моделей ». (Холодна темна речовина, на відміну від гарячої темної речовини, утворює щільні скупчення, такі, що спричиняють цей вид гравітаційної лінзи.)
"Гравітаційна лінза, яку ми виявили, забезпечить ідеальну лабораторію для дослідження зв'язку між видимими об'єктами та невидимою темною речовиною у Всесвіті", - пояснив Огурі.
У другому документі, який буде опублікований в часописі «Астрономічний журнал» у березні 2004 року, команда під керівництвом Гордона Річардса з Принстонського університету використовувала високу роздільну здатність космічного телескопа Хаббла для дослідження чотирьох найвіддаленіших відомих квазарів, виявлених SDSS на предмет ознак гравітаційного лінзування .
Погляд на великі відстані в астрономії озирається назад у часі. Ці квазари спостерігаються в той час, коли Всесвіт була меншою за 10 відсотків від теперішнього віку. Ці квазари надзвичайно світяться, і, як вважають, вони живлять величезні чорні діри масою в кілька мільярдів разів більше, ніж Сонце. Дослідники сказали, що справжня загадка, як такі масивні чорні діри могли сформуватися так рано у Всесвіті. Однак, якщо ці об'єкти гравітаційно піддаються, дослідники SDSS дозволяють зробити висновки про значно менші світила, а отже, і до маси чорних дір, що полегшить пояснення їх утворення.
"Чим віддаленіший квазар, тим більше шансів, що між ним і глядачем лежить галактика. Ось чому ми очікували здачі в оренду найбільш віддалених квазарів », - пояснив дослідник SDSS Сяохуй Фан з університету Арізони. Однак, всупереч очікуванням, жодна з чотирьох не показує жодної ознаки численних зображень, що є ознакою об'єктивів.
"Лише невелика частка квазарів гравітаційно надана в лізинг. Однак квазари цього яскравого дуже рідкісні у віддаленому Всесвіті. Оскільки лінза призводить до того, що квазари виявляються яскравішими і, отже, їх легше виявити, ми очікували, що наші далекі квазари, найімовірніше, будуть орендовані ", - запропонував член команди Золтан Хайман з Колумбійського університету.
"Той факт, що ці квазари не надані в оренду, говорить про те, що астрономи повинні сприймати серйозно думку про те, що квазари в кілька мільярдів разів перевищують масу Сонця, що утворилося менше, ніж мільярд років після Великого вибуху", - сказав Річардс. "Зараз ми шукаємо більше прикладів квазарів з високою червоною зміною в SDSS, щоб дати теоретикам ще більше надмасивних чорних дір".
Оригінальне джерело: SDSS News Release
