Tín dụng hình ảnh: ESO
Các nhà thiên văn học từ Đài thiên văn Nam châu Âu đã tìm thấy một thấu kính hấp dẫn rất hiếm của Einstein Einstein, trong đó ánh sáng từ một quasar ở xa bị vênh và phóng đại bởi lực hấp dẫn của một thiên hà gần hơn. Hai vật thể được liên kết chặt chẽ đến mức hình ảnh của quasar tạo thành một vòng tròn quanh thiên hà từ điểm thuận lợi của chúng ta ở đây trên Trái đất. Với các phép đo cẩn thận, nhóm nghiên cứu đã có thể xác định rằng quasar cách xa 6,3 tỷ năm ánh sáng và thiên hà chỉ cách 3,5 tỷ năm ánh sáng, khiến nó trở thành thấu kính hấp dẫn gần nhất từng được phát hiện.
Sử dụng kính viễn vọng ESO 3,6 m tại La Silla (Chile), một nhóm các nhà thiên văn học quốc tế [1] đã phát hiện ra một ảo ảnh vũ trụ phức tạp trong miệng núi lửa chòm sao phương nam (The Cup). Hệ thống thấu kính hấp dẫn của người Viking này bao gồm (ít nhất) bốn hình ảnh của cùng một quasar cũng như hình ảnh vòng tròn của thiên hà nơi quasar cư trú - được gọi là một vòng Einstein Einstein. Thiên hà thấu kính gần hơn gây ra ảo ảnh quang học hấp dẫn này cũng có thể nhìn thấy rõ.
Nhóm nghiên cứu đã thu được quang phổ của các vật thể này với camera EMMI mới được gắn trên Kính thiên văn công nghệ mới ESO 3,5 m (NTT), cũng tại đài thiên văn La Silla. Họ phát hiện ra rằng quasar được thấu kính [2] nằm ở khoảng cách 6.300 triệu năm ánh sáng (Redshift của nó là z = 0,66 [3]) trong khi thiên hà hình elip thấu kính nằm cách xa giữa quasar và chúng ta, ở khoảng cách 3.500 triệu năm ánh sáng (z = 0,3).
Hệ thống này đã được chỉ định là RXS J1131-1231 - đây là chuẩn tinh ống kính gần nhất được phát hiện cho đến nay.
Vũ trụ mirages
Nguyên lý vật lý đằng sau một thấu kính hấp dẫn của người Hồi giáo (còn được gọi là ảo ảnh vũ trụ của người Hồi giáo) đã được biết đến từ năm 1916 do hậu quả của Thuyết Einstein Thuyết tương đối rộng. Trường hấp dẫn của một vật thể lớn làm cong hình học cục bộ của Vũ trụ, do đó các tia sáng đi gần vật thể bị bẻ cong (giống như một đường thẳng của đường sắt trên bề mặt Trái đất nhất thiết phải cong vì độ cong của bề mặt Trái đất) .
Hiệu ứng này lần đầu tiên được các nhà thiên văn học quan sát thấy vào năm 1919 trong quá trình nhật thực toàn phần. Các phép đo vị trí chính xác của các ngôi sao nhìn thấy trên bầu trời tối gần Mặt trời bị che khuất cho thấy sự dịch chuyển rõ ràng theo hướng đối diện với Mặt trời, gần như theo dự đoán của lý thuyết Einstein Einstein. Hiệu ứng này là do lực hấp dẫn của các photon sao khi chúng đi gần Mặt trời trên đường đến với chúng ta. Đây là một xác nhận trực tiếp về một hiện tượng hoàn toàn mới và nó đại diện cho một cột mốc quan trọng trong vật lý.
Vào những năm 1930, nhà thiên văn học Fritz Zwicky (1898 - 1974), mang quốc tịch Thụy Sĩ và làm việc tại Đài thiên văn Núi Wilson ở California, nhận ra rằng hiệu ứng tương tự cũng có thể xảy ra ở ngoài không gian nơi các thiên hà và cụm thiên hà lớn có thể đủ nhỏ gọn và đồ sộ để uốn cong ánh sáng từ các vật thể xa hơn. Tuy nhiên, chỉ năm thập kỷ sau, vào năm 1979, những ý tưởng của ông đã được xác nhận một cách quan sát khi ví dụ đầu tiên về ảo ảnh vũ trụ được phát hiện (như hai hình ảnh của cùng một chuẩn tinh).
Các ảo ảnh vũ trụ thường được xem là nhiều hình ảnh của một quasar [2], được thấu kính bởi một thiên hà nằm giữa chuẩn tinh và chúng ta. Số lượng và hình dạng của các hình ảnh của quasar phụ thuộc vào vị trí tương đối của chuẩn tinh, thiên hà thấu kính và chúng ta. Hơn nữa, nếu căn chỉnh là hoàn hảo, chúng ta cũng sẽ thấy một hình ảnh hình vòng xung quanh vật thể thấu kính. Mặc dù vậy, nhẫn Einstein Einstein rất hiếm, và chỉ được quan sát thấy trong một vài trường hợp.
Một mối quan tâm đặc biệt khác của hiệu ứng thấu kính hấp dẫn là nó có thể không chỉ dẫn đến gấp đôi hoặc nhiều hình ảnh của cùng một đối tượng, mà cả độ sáng của những hình ảnh này tăng đáng kể, giống như xảy ra với một ống kính quang học thông thường. Do đó, các thiên hà xa xôi và các cụm thiên hà có thể hoạt động như các kính thiên văn tự nhiên, cho phép chúng ta quan sát các vật thể ở xa hơn, nếu không quá mờ để có thể phát hiện ra bằng các kính viễn vọng thiên văn hiện có.
Kỹ thuật làm sắc nét hình ảnh giải quyết ảo ảnh vũ trụ tốt hơn
Một thấu kính hấp dẫn mới, được chỉ định là RXS J1131-1231, được phát hiện tình cờ vào tháng 5 năm 2002 bởi Dominique Sluse, sau đó là nghiên cứu sinh tại ESO ở Chile, trong khi kiểm tra hình ảnh chuẩn tinh được chụp bằng kính viễn vọng ESO 3.6 m tại Đài thiên văn La Silla. Việc phát hiện ra hệ thống này được hưởng lợi từ các điều kiện quan sát tốt đang thịnh hành tại thời điểm quan sát. Từ việc kiểm tra trực quan đơn giản những hình ảnh này, Sluse đã kết luận tạm thời rằng hệ thống này có bốn thành phần giống như ngôi sao (hình ảnh chuẩn tinh) và một thành phần khuếch tán (thiên hà thấu kính).
Do sự phân tách rất nhỏ giữa các thành phần, theo thứ tự một giây hoặc ít hơn, và hiệu ứng làm mờ không thể tránh khỏi gây ra bởi nhiễu loạn trong bầu khí quyển trên mặt đất (nhà nhìn thấy,), các nhà thiên văn học đã sử dụng phần mềm làm sắc nét hình ảnh tinh vi để tạo ra cao hơn hình ảnh giải quyết trên đó có thể thực hiện các phép đo độ sáng và vị trí chính xác (xem thêm ESO PR 09/97). Cái gọi là kỹ thuật này đã được giải mã và giải mã, cho phép hình dung hệ thống phức tạp này tốt hơn nhiều và đặc biệt, để xác nhận và hiển thị dễ thấy hơn vòng Einstein liên quan, xem Ảnh PR 20a / 03.
Xác định nguồn và của ống kính
Nhóm các nhà thiên văn học [1] sau đó đã sử dụng Kính thiên văn công nghệ mới (NTT) ESO 3,5 m tại La Silla để thu được quang phổ của các thành phần hình ảnh riêng lẻ của hệ thống thấu kính này. Điều này là bắt buộc bởi vì, giống như dấu vân tay của con người, quang phổ cho phép xác định rõ ràng các đối tượng quan sát được.
Tuy nhiên, đây không phải là một nhiệm vụ dễ dàng vì các hình ảnh khác nhau của ảo ảnh vũ trụ được đặt rất gần nhau trên bầu trời và điều kiện tốt nhất có thể là cần thiết để thu được quang phổ sạch và tách biệt. Tuy nhiên, chất lượng quang học tuyệt vời của NTT kết hợp với điều kiện nhìn khá hợp lý (khoảng 0,7 giây) cho phép các nhà thiên văn học phát hiện dấu vân tay quang phổ của cả hai nguồn và vật thể hoạt động như một thấu kính, ESO PR Ảnh 20b / 03.
Việc đánh giá phổ cho thấy nguồn nền là một quasar với độ dịch chuyển z = 0,66 [3], tương ứng với khoảng cách khoảng 6.300 triệu năm ánh sáng. Ánh sáng từ quasar này được thấu kính bởi một thiên hà hình elip khổng lồ với độ dịch chuyển z = 0,3, tức là ở khoảng cách 3.500 triệu năm ánh sáng hoặc khoảng một nửa giữa quasar và chúng ta. Nó là chuẩn tinh ống kính gần nhất được biết đến cho đến nay.
Do hình dạng cụ thể của thấu kính và vị trí của thiên hà thấu kính, có thể chỉ ra rằng ánh sáng từ thiên hà mở rộng nơi đặt chuẩn tinh cũng nên được thấu kính và có thể nhìn thấy dưới dạng hình ảnh vòng. Rằng đây thực sự là trường hợp được chứng minh bằng PR Photo 20a / 03, cho thấy rõ sự hiện diện của một chiếc nhẫn Einstein Einstein, xung quanh hình ảnh của thiên hà thấu kính gần hơn.
Vi thấu kính trong ống kính macro?
Cấu hình cụ thể của các hình ảnh thấu kính riêng lẻ được quan sát trong hệ thống này đã cho phép các nhà thiên văn học tạo ra một mô hình chi tiết của hệ thống. Từ đó, họ có thể đưa ra dự đoán về độ sáng tương đối của các hình ảnh được thấu kính khác nhau.
Hơi bất ngờ, họ phát hiện ra rằng độ sáng dự đoán của ba hình ảnh giống như ngôi sao sáng nhất của quasar không phù hợp với những gì được quan sát - một trong số chúng hóa ra là một độ lớn (nghĩa là, hệ số 2,5) sáng hơn dự kiến . Dự đoán này không đặt câu hỏi về Thuyết tương đối rộng nhưng cho thấy rằng một hiệu ứng khác đang hoạt động trong hệ thống này.
Giả thuyết được nhóm nghiên cứu đưa ra là một trong những hình ảnh phải tuân theo chế độ microlensing trực tiếp. Hiệu ứng này có cùng bản chất với ảo ảnh vũ trụ - nhiều hình ảnh khuếch đại của vật thể được hình thành - nhưng trong trường hợp này, sự lệch hướng tia sáng bổ sung được gây ra bởi một ngôi sao (hoặc một vài ngôi sao) trong thiên hà thấu kính. Kết quả là có thêm hình ảnh (chưa được giải quyết) của chuẩn tinh trong một trong những hình ảnh được thấu kính macro.
Kết quả là một bộ khuếch đại quá mức của hình ảnh đặc biệt này. Liệu điều này có thực sự như vậy hay không sẽ sớm được thử nghiệm bằng các phương tiện quan sát mới của hệ thống thấu kính hấp dẫn này với Kính thiên văn rất lớn ESO (ParT) tại Paranal (Chile) và cả đài quan sát vô tuyến Very Large Array (VLA) ở New Mexico (Hoa Kỳ ).
Quan điểm
Cho đến nay, 62 quasar đa ảnh đã được phát hiện, trong hầu hết các trường hợp hiển thị 2 hoặc 4 hình ảnh của cùng một chuẩn tinh. Sự hiện diện của hình ảnh kéo dài của chuẩn tinh và đặc biệt là hình ảnh giống như vòng thường được quan sát ở bước sóng vô tuyến. Tuy nhiên, đây vẫn là một hiện tượng hiếm gặp trong lĩnh vực quang học - chỉ có bốn hệ thống như vậy đã được chụp bằng các viễn thông quang / hồng ngoại cho đến nay.
Hệ thống phức tạp và tương đối sáng RXS J1131-1231 hiện được phát hiện là một phòng thí nghiệm vật lý thiên văn độc đáo. Các đặc điểm hiếm gặp của nó (ví dụ: độ sáng, sự hiện diện của hình ảnh vòng, dịch chuyển đỏ nhỏ, tia X và phát xạ vô tuyến, thấu kính nhìn thấy được, hiện) sẽ cho phép các nhà thiên văn học nghiên cứu các tính chất của thiên hà thấu kính, bao gồm cả nội dung của sao, cấu trúc và phân bố khối lượng rất chi tiết, và để thăm dò hình thái nguồn. Các nghiên cứu này sẽ sử dụng các quan sát mới hiện đang thu được với VLT tại Paranal, với giao thoa kế vô tuyến VLA ở New Mexico và với Kính viễn vọng Không gian Hubble.
Thêm thông tin
Nghiên cứu được mô tả trong thông cáo báo chí này được trình bày trong Thư gửi Biên tập viên, sẽ sớm xuất hiện trên tạp chí chuyên nghiệp Châu Âu Astronomy & Astrophysics (Nhà xuất bản tứ giác với một ứng cử viên vòng Einstein: 1RXS J113155.4-123155, bởi Dominique Sluse và cộng sự).
Thông tin thêm về thấu kính hấp dẫn và về nhóm nghiên cứu này cũng có thể được tìm thấy tại URL: http://www.astro.ulg.ac.be/GRech/AEOS/.
Ghi chú
. , Fric dic ric Courbin, Christophe Jean, và Jean Surdej (IAGL), Malvina Billeres (ESO), và Sergiy Khmil (Đài quan sát thiên văn của Đại học Shevchentko).
[2]: Các quasar là các thiên hà hoạt động đặc biệt, trung tâm phát ra các lượng năng lượng và các hạt năng lượng phi thường. Người ta tin rằng họ có một lỗ đen khổng lồ ở trung tâm của họ và năng lượng được tạo ra khi vật chất xung quanh rơi vào lỗ đen này. Loại vật thể này được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1963 bởi nhà thiên văn học người Mỹ gốc Hà Lan Maarten Schmidt tại Đài thiên văn Palomar (California, Hoa Kỳ) và cái tên này đề cập đến sự xuất hiện giống như ngôi sao của họ trên các hình ảnh thu được lúc đó.
] Do độ dịch chuyển đỏ của vật thể vũ trụ tăng theo khoảng cách, nên độ dịch chuyển đỏ quan sát được của một thiên hà xa cũng cung cấp ước tính khoảng cách của nó.
Nguồn gốc: ESO News Release
