Кредит зображення: Хаббл
Спіральна галактика PGC 69457 розташована біля межі сузір'їв падіння Пегас та Водолій, приблизно на 3 градуси на південь від третьої величини Тета Пегасі - але не слід викопувати цей 60-мм рефрактор, щоб шукати його. Насправді галактика знаходиться приблизно за 400 мільйонів світлових років і має очевидну яскравість магнітудою 14,5. Тож наступної осені може бути вдалий час, щоб підключитися з тим вашим другом "астро-горіх", який завжди прямує до заходу сонця, щоб добре відійти від міських вогнів, в яких є більший, набагато більший, любительський інструмент ...
Але на небі є безліч галактик 14-ї величини - що робить PGC 69457 таким особливим?
Для початку більшість галактик не «блокують» подання ще більш віддаленого квазару (QSO2237 + 0305). А якщо існуватимуть інші, мало хто має правильний розподіл тіл високої щільності, необхідних для того, щоб світло «загиналося» таким чином, що видно інакше невидимий предмет. За допомогою PGC 69457 ви отримуєте не один, а чотири - окремий вигляд 17-ї величини того ж квазара для проблеми встановлення однієї 20-дюймової кроквяної трубки dobsonian. Чи варто того? (Чи можете ви сказати «вчетверо вдоволення від спостереження»?)
Але явище, що стоїть за таким поглядом, ще цікавіше професійним астрономам. Що ми можемо навчитися з такого унікального ефекту?
Ця теорія вже налагоджена - Альберт Ейнштейн передбачив це у своїй "Загальній теорії відносності" 1915 року. Основна ідея Ейнштейна полягала в тому, що спостерігач, що зазнав прискорення і один нерухомий в гравітаційному полі, не міг визначити різницю між двома за їх "вагою" ”. Дослідивши цю ідею в повній мірі, стало зрозуміло, що не тільки матерія, але і світло (незважаючи на те, що вони безмасштабні) зазнають такого ж плутанини. Через це світло, що наближається до гравітаційного поля під кутом, "прискорюється" до джерела сили тяжіння, але оскільки швидкість світла є постійною, таке прискорення впливає лише на шлях і довжину хвилі світла - не на його фактичну швидкість.
Сама гравітаційна лінзація була вперше виявлена під час повного затемнення Сонця 1919 р. Це було сприйнято як невеликий зсув позицій зірок біля корони Сонця, знятих на фотопластинках. Через це спостереження ми тепер знаємо, що вам не потрібна лінза, щоб гнути світло - або навіть вода, щоб заломлювати зображення тих, хто плавав у ставку. Світлоподібна матерія бере шлях найменшого опору, а це означає слідування гравітаційній кривій простору, а також оптичній кривій лінзи. Світло від Rank2237 + 0305 робить лише те, що надходить природним шляхом, обробляючи контури «простору-часу», обгинаючи щільні зірки, що лежать уздовж лінії зору від далекого джерела через сусідню галактику. Дійсно цікава річ про Хрест Ейнштейна зводиться до того, що він розповідає нам про всі маси, що беруть участь - в галактиці, яка заломлює світло, і Великій в серці квазара, який її джерело.
Корейський астрофізик Донг-Вук Лі (та інші) з університету Седжонг спільно з бельгійським астрофізиком Дж. Сурдесом (та іншими) з Університету Льєжа знайшли докази того, що в їх праці "Реконструкція кривих мікролінійного світла крижа Ейнштейна" накопичувальний диск, що оточує чорну діру в Quasar QSO2237 + 0305. Як таке можливо на відстанях?
В основному лінзи "збирають і фокусують світло" і ті "гравітаційні лінзи" (Лі на місці, принаймні п'ять малих, але сильно конденсованих тіл) в PGC 69457 роблять те ж саме. Таким чином, світло від квазара, який, як правило, віддаляється від наших приладів, "обмотає" галактику, щоб прийти до нас. Через це ми "бачимо" в 100 000 разів більше деталей, ніж це можливо. Але є улов: Незважаючи на отримання в 100 000 разів більшої роздільної здатності, ми все ще бачимо лише світло, а не деталі. А оскільки в галактиці є кілька мас, що заломлюють світло, ми бачимо більше, ніж один вид квазару.
Щоб отримати корисну інформацію від квазара, вам потрібно збирати світло протягом тривалих періодів часу (місяців до років) і використовувати спеціальні аналітичні алгоритми, щоб зібрати отримані дані разом. Метод, який застосовують Лі та його партнери, називається LOHCAM (LOcal Hae CAustic Modeling). (HAE сама по собі є абревіатурою для заходів High Amplification). Використовуючи LOHCAM та дані, доступні в OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) та GLIPT (International Time Gravitational Lens Project), команда визначила не лише те, що LOHCAM працює так, як сподівалося, але що Rank2237 + 0305 може включати дисковий накопичувальний диск (з якого він черпає матерію) для живлення його легкого двигуна). Команда також визначила приблизну масу чорної діри квазарів, розмір ультрафіолетової області, що випромінюється від неї, та оцінила поперечний рух чорної діри під час її руху відносно спіральної галактики.
Вважається, що центральна чорна діра в Quasar QSO2237 + 0305 має загальну масу в 1,5 мільярда сонців - цінність, що конкурує з найбільшою центральною чорною дірою, що коли-небудь виявлена. Таке масове число становить 1 відсоток від загальної кількості зірок у нашій власній галактиці Чумацький Шлях. Тим часом і порівняно, чорна діра QSO2237 + 0305 приблизно в 50 разів масивніша, ніж у центрі нашої галактики.
На основі "подвійних піків" світимості від квазара Лі та ін використовували LOHCAM, щоб також визначити розмір накопичувального диска Rank2237 + 0305, його орієнтацію та виявити центральну область затемнення навколо самої чорної діри. Сам диск приблизно в 1/3 світлового року в діаметрі і повернутий обличчям до нас.
Вражений? Давайте також додамо, що команда визначила мінімальну кількість мікроленз і пов'язаних з ними маси, виявлені в галактиці галактики. Залежно від поперечної швидкості, що передбачається (при моделюванні LOHCAM), найменший діапазон від газового гіганта - наприклад планети Юпітер - через наш власний Сонце.
Отже, як ця штучка «дірки» працює?
Проекти OGLE та GLIPT відслідковували зміни інтенсивності візуального потоку світла до нас з кожного з чотирьох чотирьох 17-ти поглядів величини квазару. Оскільки більшість квазарів нерозв’язані через великі відстані в просторі телескопом. Коливання освітленості розглядаються лише як єдина точка даних, що базується на яскравості всього квазару. Однак QSO2237 + 0305 представляє чотири зображення квазара, і кожне зображення підкреслює світність, що виникає з іншого погляду квазару. За допомогою телескопічного моніторингу всіх чотирьох зображень одночасно можна виявити і зафіксувати незначні зміни інтенсивності зображення за величиною, датою та часом. Протягом декількох місяців до років може відбуватися значна кількість таких «подій з високим підсиленням». Шаблони, що виникають після їх появи (від одного виду 17-ї величини до іншого), потім можуть бути проаналізовані, щоб показати рух та інтенсивність. Із цього виду надвисокої роздільної здатності зазвичай невидимої структури в квазарі.
Чи можете ви та ваш друг із 20-дюймовим доб-ньютоніаном зробити це?
Звичайно - але не без дуже дорогого обладнання та хорошої ручки на деяких складних алгоритмах математичної візуалізації. Приємним місцем для початку, однак, може бути просто погладити галактику і повісити з хрестом на деякий час ...
Автор Джефф Барбур
