Pierwszym zaobserwowanym Krzyżem Einsteina był odkryty w 1984 roku kwazar Q2237+030 Leży on za galaktyką Soczewka Huchry, która poprzez zjawisko soczewkowania grawitacyjnego zwielokrotnia obraz kwazara, pokazując go czterokrotnie. Na zdjęciach tego obiektu można więc zobaczyć Krzyż Einsteina — czyli zwielokrotniony do 4 obrazów kwazar — z leżącą pośrodku Soczewką Huchry. Dotychczas jednak nikt nie widział Krzyża Einsteina składającego się z pięciu obrazów tego samego obiektu.
- Kto jako pierwszy zauważył niezwykłe zjawisko Krzyża Einsteina?
- Co to jest Krzyż Einsteina?
- Jakie teleskopy były używane do badań galaktyki HerS-3?
- Dlaczego odkrycie piątego obrazu ma znaczenie dla nauki?
Francuzi, korzystając z teleskopów NOEMA i ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array w Chile) badali galaktykę HerS-3. Znajduje się ona w odległości 11,6 miliardów lat świetlnych od Ziemi i wydaje się, że jej światło jej soczewkowane przez masywną grupę galaktyk położoną w odległości 7,8 miliarda lat świetlnych od nas. Jednak astronomowie dostrzegli coś, czego nigdy wcześniej nie widzieli i czego istnienie nie zgadzało się z modelami obliczeniowymi. Zauważyli bowiem, że widoczna z Ziemi HerS-3 tworzy Krzyż Einsteina złożony z dodatkowym, piątym, obrazem pośrodku. Początkowo sądzili, że to jakiś problem z instrumentami, jednak te pracowały bez zarzutu. Odkrywcy we współpracy z kolegami z kilku krajów postanowili rozwiązać zagadkę.
Astrofizyk teoretyczny Charles Keeton z Rutgers University, zapytany o zauważone zjawisko stwierdził, że to nie powinno mieć miejsca. Nie możesz otrzymać piątego obrazu w środku, chyba, że coś niezwykłego dzieje się z masą, która zagina światło, powiedział. Teoretycy siedli więc do modeli obliczeniowych i zauważyli, że żadna z widocznych pobliskich galaktyk, która mogłaby zadziałać jak soczewka grawitacyjna dla HerS-3 nie dałaby obrazu zwielokrotnionego 5 razy. Przetestowaliśmy każdą rozsądną konfigurację z użyciem widocznych galaktyk i nic nie pasowało. W tym przypadku jedynym sposobem na połączenie matematyki i fizyki okazało się dodanie halo ciemnej materii. W tym leży siła modelowania, pozwala ono dostrzec to, co niewidoczne, mówi Keeton.
To niezwykłe odkrycie niesie ze sobą olbrzymią wartość naukową. Soczewkowanie grawitacyjne nie tylko umożliwia dokładniejsze zbadanie pełnej pyłu galaktyki HerS-3. To też bardzo rzadka okazja do zbadania halo ciemnej materii otaczającej widoczne galaktyki.
Źródło: HerS-3: An Exceptional Einstein Cross Reveals a Massive Dark Matter Halo, https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/adf204
P. Cox et al. – ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / Kopalnia Wiedzy
Niezwykły Krzyż Einsteina złożony z 5 obrazów tego samego obiektu, galaktyki HerS-3
ESA/Hubble & NASA / Kopalnia Wiedzy
Standardowy Krzyż Einsteina: w środku galaktyka UZC J224030.2+032131, która czterokrotnie zwielokrotniła obraz położonego za nią kwazara