Кредит зображення: Хаббл
Відомо чимало прикладів, коли галактика діє як гравітаційна лінза, створюючи на небі кілька зображень віддаленого об'єкта, як яскравий квазар, захований за нею. Але існує тривала таємниця вже більше 20 років: загальна теорія відносності Ейнштейна передбачає, що має бути непарне число зображень, але майже всі спостережувані лінзи мають лише 2 або 4 відомих зображення. Тепер астроном Джошуа Вінн з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики (CfA) та двоє колишніх колег по CfA, Девід Русін (нині в Університеті Пенсільванії) та Крістофер Кочанек (Університет штату Огайо) визначив третє, центральне зображення квазичний квазар. Радіоспостереження за системою, відомою як PMN J1632-0033 у сузір'ї Опіхуха, виявило слабке центральне зображення, яке може бути використане для дослідження властивостей галактики, що лінзує, та надмасивної чорної діри, яка, як очікується, лежить у її центрі.
«Пошук цього центрального зображення сам по собі цікавий, але ще важливіше те, що воно може нам розповісти про об’єктивної галактиці. Це пропонує нам новий інструмент для вивчення галактик настільки далеко, що навіть до космічного телескопа Хаббла вони просто слабкі плями », - сказав Він.
Квазари - це надзвичайно далекі і яскраві об'єкти, які, як вважають, живлять надмасивні чорні діри. Вони яскраво світять, перетворюючи гравітаційну енергію речовини, що потрапляє в чорну діру, у світло та інші види випромінювання, наприклад радіохвилі.
При гравітаційному лінзуванні світлові промені квазара, які проходять близько до галактики, відігнуті гравітаційним полем галактики, настільки, наскільки вони будуть зігнуті при проходженні через скляну лінзу. Чим щільніше центр галактики, і чим сильніше її сила тяжіння, тим слабкіше буде центральне зображення. Однак це центральне зображення, світло якого пройшло найближче до середини галактики, що лінзує, може нам багато чого розповісти про ядро цієї галактики. Ця можливість робить пошук таких центральних зображень особливо бажаним.
У системі PMN J1632-0033 радіогучний квазар при червоному зміщенні z = 3,42 (відстань близько 11,5 мільярда світлових років) опускається еліптичною галактикою при червоному зміні z ~ 1 (близько 8 мільярдів світлових років) . Відомо, що існували два зображення квазара, а третє, дуже слабке радіо джерело, як підозрювалося, було центральним зображенням. Однак, це третє джерело знаходилось прямо над галактикою, що лінзує, і, можливо, це було би властиво самій галактиці, що лінзує.
Спостерігаючи радіо «кольоровий» або спектр усіх трьох зображень за допомогою дуже великого масиву та дуже довгого базового масиву Національного наукового фонду, Він та його колеги надали переконливі докази того, що третє джерело - це центральне зображення квазара. Його спектр по суті ідентичний двом іншим зображенням, за винятком низьких частот, де частина радіоенергії була поглинена лінзою галактики.
Геометрія та властивості трьох зображень квазара вже говорять про ядро галактики, що лінзує. Наприклад, його центральна чорна діра важить менше 200 мільйонів сонячних мас. Також його поверхнева щільність (кількість речовини, що проектується на площині неба) у місці центрального зображення становить понад 20 000 мас сонячної маси на квадратний парсек. (Для порівняння, поверхнева щільність Чумацького Шляху біля нашого Сонця становить близько 50 мас Сонця на квадратний парсек.) Обидві цифри для лінзуючої галактики узгоджуються з очікуванням, заснованим на детальних спостереженнях за галактиками в сотні разів ближче до Землі.
«Майже всі наші знання про центри галактик походять від вивчення дуже довколишніх галактик. Чудова річ у центральних зображеннях - це те, що ви можете отримати подібну інформацію про ядра галактик в сотні разів далі та на мільярди років молодші за наші сусідні галактики, - сказав Він.
Це дослідження доступне в Інтернеті за адресою http://arxiv.org/abs/astro-ph/0312136 та буде опубліковано у випуску журналу Nature за 12 лютого 2004 року.
Штаб-квартира в м. Кембридж, штат Массачусетс, Гарвард-Смітсонівський центр астрофізики - це спільна співпраця між Смітсонівською астрофізичною обсерваторією та обсерваторією Гарвардського коледжу. Вчені CfA, організовані у шість наукових підрозділів, вивчають походження, еволюцію та остаточну долю Всесвіту.
Оригінальне джерело: Harvard CfA News Release
