Tín dụng hình ảnh: Hubble
Nhiều ví dụ được biết trong đó một thiên hà hoạt động như một thấu kính hấp dẫn, tạo ra nhiều hình ảnh trên bầu trời của một vật thể ở xa hơn giống như một quasar sáng ẩn đằng sau nó. Nhưng đã có một bí ẩn dai dẳng trong hơn 20 năm qua: Lý thuyết tương đối tổng quát Einstein Einstein dự đoán sẽ có một số lượng hình ảnh kỳ lạ, nhưng hầu như tất cả các ống kính quan sát chỉ có 2 hoặc 4 hình ảnh đã biết. Bây giờ, nhà thiên văn học Joshua Winn thuộc Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian (CfA) và hai đồng nghiệp cũ của CfA, David Rusin (hiện tại Đại học Pennsylvania) và Christopher Kochanek (Đại học bang Ohio), đã xác định được hình ảnh thứ ba, trung tâm của một quasar thấu kính. Các quan sát vô tuyến của hệ thống được gọi là PMN J1632-0033 trong chòm sao Ophiuchus đã phát hiện ra một hình ảnh trung tâm mờ nhạt, có thể được sử dụng để điều tra các tính chất của thiên hà thấu kính và lỗ đen siêu lớn dự kiến nằm ở trung tâm của nó.
Bản thân việc tìm kiếm hình ảnh trung tâm này rất thú vị, nhưng thậm chí còn quan trọng hơn đối với những gì nó có thể cho chúng ta biết về thiên hà thấu kính. Điều này cung cấp cho chúng ta một công cụ mới để nghiên cứu các thiên hà từ rất xa đến nỗi, ngay cả với Kính viễn vọng Không gian Hubble, chúng cũng chỉ là những vết mờ mờ, Winn nói.
Chuẩn tinh là những vật thể cực kỳ xa và sáng được cho là được cung cấp năng lượng bởi các lỗ đen siêu lớn. Chúng tỏa sáng rực rỡ bằng cách chuyển đổi năng lượng hấp dẫn của vật chất rơi vào lỗ đen thành ánh sáng và các loại bức xạ khác, chẳng hạn như sóng vô tuyến.
Trong thấu kính hấp dẫn, các tia sáng từ một quasar đi gần một thiên hà bị uốn cong bởi trường hấp dẫn của thiên hà, nhiều như chúng sẽ bị bẻ cong khi đi qua một thấu kính thủy tinh. Trung tâm của một thiên hà càng dày đặc và lực hấp dẫn của nó càng mạnh thì hình ảnh trung tâm sẽ càng mờ. Tuy nhiên, hình ảnh trung tâm này, có ánh sáng truyền qua gần nhất giữa thiên hà thấu kính, có thể cho chúng ta biết nhiều về lõi thiên hà đó. Cơ hội đó làm cho việc tìm kiếm những hình ảnh trung tâm như vậy đặc biệt mong muốn.
Trong hệ thống PMN J1632-0033, một quasar vô tuyến ở độ lệch đỏ z = 3,42 (khoảng cách khoảng 11,5 tỷ năm ánh sáng) đang được một thiên hà hình elip đặt ở độ lệch đỏ z ~ 1 (cách khoảng 8 tỷ năm ánh sáng) . Hai hình ảnh của quasar đã được biết là tồn tại và một nguồn vô tuyến thứ ba rất mờ nhạt bị nghi ngờ là hình ảnh trung tâm. Tuy nhiên, nguồn thứ ba đó nằm ngay trên đỉnh của thiên hà thấu kính và do đó có thể là bản chất của chính thiên hà thấu kính.
Bằng cách quan sát màu radio, màu hay quang phổ của cả ba hình ảnh bằng cách sử dụng Quỹ Khoa học Quốc gia, Nhóm rất lớn và Đường cơ sở rất dài, Winn và các đồng nghiệp đã cung cấp bằng chứng thuyết phục rằng nguồn thứ ba thực sự là hình ảnh trung tâm của quasar. Phổ của nó về cơ bản giống hệt với hai hình ảnh còn lại, ngoại trừ ở tần số thấp nơi một phần năng lượng vô tuyến được hấp thụ bởi thiên hà thấu kính.
Hình dạng và tính chất của ba hình ảnh chuẩn tinh đã cho chúng ta biết về cốt lõi của thiên hà thấu kính. Ví dụ, lỗ đen trung tâm của nó nặng chưa tới 200 triệu khối lượng mặt trời. Ngoài ra, mật độ bề mặt của nó (lượng vật chất như được chiếu lên mặt phẳng của bầu trời) tại vị trí của hình ảnh trung tâm là hơn 20.000 khối lượng mặt trời trên mỗi Parsec vuông. (Để so sánh, mật độ bề mặt của Dải Ngân hà gần mặt trời của chúng ta là khoảng 50 khối lượng mặt trời trên mỗi phân tích hình vuông.) Cả hai số liệu cho thiên hà thấu kính đều đồng ý với các kỳ vọng dựa trên các quan sát chi tiết về các thiên hà gần Trái đất hàng trăm lần.
Hầu như tất cả kiến thức của chúng ta về các trung tâm thiên hà đều đến từ việc nghiên cứu các thiên hà rất gần đó. Điều đáng chú ý về hình ảnh trung tâm là bạn có thể nhận được thông tin tương tự về lõi của các thiên hà cách xa hàng trăm lần và trẻ hơn hàng tỷ năm so với các thiên hà lân cận của chúng ta, Winn nói.
Nghiên cứu này có sẵn trực tuyến tại http://arxiv.org/abs/astro-ph/0312136 và sẽ được xuất bản trong số ra ngày 12 tháng 2 năm 2004 của tạp chí Nature.
Có trụ sở tại Cambridge, Mass., Trung tâm vật lý thiên văn Harvard-Smithsonian là sự hợp tác giữa Đài quan sát vật lý thiên văn Smithsonian và Đài quan sát của Đại học Harvard. Các nhà khoa học CfA, được tổ chức thành sáu bộ phận nghiên cứu, nghiên cứu nguồn gốc, sự tiến hóa và số phận cuối cùng của vũ trụ.
Nguồn gốc: Bản tin Harvard CfA
