Bijna perfecte "Einstein Ring" zwaartekrachtlens. Afbeelding tegoed: ESO / VLT. Klik om te vergroten.
Dit is het jaar van Einstein. Honderd jaar geleden werd een weinig bekende Zwitserse octrooigemachtigde in de eerste jaren van een wetenschappelijke carrière geconfronteerd met een reeks paradoxen met betrekking tot tijd en ruimte, energie en materie. Begaafd met een diepe intuïtie en een krachtige verbeeldingskracht, stond Albert A. Einstein uit de vergetelheid op om een geheel nieuwe manier van kijken naar natuurverschijnselen te presenteren. Einstein liet ons zien dat al die tijd heel weinig met klokken te maken had, energie heeft minder met kwantiteit te maken en meer met kwaliteit, ruimte was niet zomaar een grote vierkante doos om spullen in te doen ”, materie en energie waren twee kanten van dezelfde kosmische munt en zwaartekracht hadden een diepgaand effect op alles - licht, materie, tijd en ruimte.
Tegenwoordig gebruiken we al deze principes? een eeuw geleden aangekondigd - om de verste dingen in het heelal te onderzoeken. Door Einsteins onderzoek naar het foto-elektrische effect, begrijpen we nu waarom licht niet continu is maar merkwaardig bezaaid met donkere en heldere lijnen die ons vertellen wanneer dat licht werd uitgezonden, wat het uitzond. en het soort dingen dat het aanraakt tijdens zijn reizen. Vanwege Einsteins inzicht in de conversie van massa en energie, begrijpen we nu hoe verre zonnestralen de kosmos verlichten, en hoe krachtige magnetische velden deeltjes tot enorme snelheden opzwepen om later op de aardatmosfeer neer te storten. En omdat nu wordt aangenomen dat zwaartekracht alles beïnvloedt, hebben we geleerd hoe verre objecten licht van nog verder verwijderde objecten kunnen vangen en focussen.
Hoewel we nog geen absoluut perfect voorbeeld van zwaartekrachtlensing in het heelal hebben gevonden, zijn we vandaag veel dichter bij dat ideaal. In een paper getiteld "Discovery of a high red-shift Einstein Ring", gepubliceerd op 27 april 2005, rapporteert Remi Cabanac van de Canada-France-Hawaii Telescope, in Hawaii en medewerkers "de ontdekking van een gedeeltelijke Einstein-ring ... geproduceerd door een massieve ( en schijnbaar geïsoleerde) elliptische melkweg. ” Voorafgaand aan deze vondst werd de meest complete Einstein-ring ontdekt in 1996 gedocumenteerd door S.J. Warren van het Imperial College in Londen. Die ring - ook een van de weinige zichtbaar in optisch licht - is iets minder dan een halve cirkel in omtrek (170 graden).
Remi Cabanac legde uit dat hij "het systeem ontdekte tijdens het waarnemen aan de European Large Observatory Very Large Telescope in Chili met een spectro-imager genaamd FORS1." Remi zegt dat hij zijn verantwoordelijkheden als dienstastronoom vervulde, "observerend voor Helmut Jerjen (co-auteur van de paper) die diepgaande beelden maakte van nabijgelegen dwergstelsels in de buitenwijken van een bekende nabijgelegen cluster van sterrenstelsels in Fornax." Remi bleef zeggen dat zijn 'oog werd aangetrokken door de zeer ongebruikelijke heldere boog in het noordwesten van het veld, ik wist dat het iets verbazingwekkends was omdat lensboogbogen meestal erg zwak zijn en ik observeerde in een rode band terwijl bogen meestal blauwachtig zijn . '
Om zijn vermoedens van een nieuwe ontdekking te bevestigen, ging Remi "naar de astronomische database maar er bestond niets onder de coördinaten." Later raadpleegde Remi “Chris Lidman (een andere co-auteur en lensexpert) en liet hem de afbeelding zien. Hij kon eerst niet geloven dat het een lens was omdat het zo helder en opvallend was dat Chris dacht dat het een artefact op het beeld zou kunnen zijn. " Met de steun van Chris vroeg Remi "om spectroscopische follow-up en realiseerde zich dat het zowel een echte zwaartekrachtlens als een zeer belangrijke ontdekking was, omdat de achtergrondbron sterk werd versterkt en erg ver weg."
Volgens het papier schrijft de ring een "C-vormige" cirkel van 270 graden in bijna volledige omtrek met een schijnbare straal van iets meer dan 1 3/4 boogseconden - ongeveer zo groot als het "virtuele" beeld van een ster gezien op hoog vermogen door een kleine amateur-telescoop. Het lensstelsel is een gigantische elliptische trainer die lijkt op M87 in het Virgo-Coma-cluster. De lens ligt ongeveer 7 miljard lichtjaar van ons verwijderd in de richting van het sterrenbeeld Fornax (zichtbaar vanaf een warmer gematigd noordelijk halfrond en een hemel op het zuidelijk halfrond). Het bronstelsel heeft een rode verschuiving van 3,77 - wat wijst op een recessie afstand van ongeveer 11 BLY's. Bron- en lensstelsel hebben de aanduiding VOOR J0332-3557 3h32m59s, -35d57m51s gekregen en liggen dichtbij het Fornax-sterrenstelsel - maar ver daarbuiten in termen van reële ruimte.
Wat deze bijzondere ontdekking astronomisch zo interessant maakt, is het feit dat het lensstelsel zeer massief is, zich in een periode van rust bij de geboorte van een ster bevindt, op zo'n grote afstand van de aarde ligt en kan worden geïsoleerd van andere clusterstelsels op zich ruimtelijke locatie. Ondertussen is het bronstelsel aanzienlijk helderder (met een absolute stellaire magnitude) dan andere Lyman-breekstelsels (sterrenstelsels die de Lyman-breuk bij 912 angstroms in het zichtbare deel van het spectrum verschuiven), is slecht in emissielijnspectra en had recentelijk voltooide een cyclus van snelle stergeboorte ("starburst"). Al deze factoren samen betekenen dat FOR J0332 een schat aan gegevens kan opleveren over de vorming van sterrenstelsels vóór het huidige inflatoire tijdperk van het heelal.
Volgens het wetenschapsteam is "Een van de belangrijkste problemen bij de vorming van sterrenstelsels binnen het huidige LCDM-raamwerk (Lambda Cold Dark Matter) van structuurvorming de geschiedenis van de massaassemblage van galactische halo's." Het huidige denken is dat sterrenstelsels halomassa accumuleren - die enorme sferische uitstulping van materie met lage helderheid die galactische kernen omringt - voordat de stervorming echt begint. Een manier om dit idee te onderzoeken is om te bepalen hoe massa-lichtverhoudingen veranderen in de tijd als sterrenstelsels evolueren . Maar om dat te doen, moet je de massa's en lichtsterktes van zoveel mogelijk sterrenstelsels, van verschillende soorten, over een zo breed mogelijk bereik van ruimte en tijd bemonsteren.
De ontdekking van FOR J0332 - en de drie andere gedeeltelijke Einstein-ringobjecten - helpt astronomen door voorbeelden toe te voegen van sterrenstelsels die normaal gesproken niet waarneembaar zijn op grote afstanden. Uit het artikel: “Verschillende diepgaande onderzoeken hebben verschillende populaties van sterrenstelsels blootgelegd, maar de selectiecriteria leverden bevooroordeelde monsters op: UV-geselecteerde en smalbandige geselecteerde monsters zijn gevoelig voor actief stervormende sterrenstelsels en bevooroordeeld tegen rustige, geëvolueerde systemen terwijl ze minder dan een millimeter groot zijn en nabij-infraroodonderzoeken selecteren respectievelijk stoffige starburst-sterrenstelsels en zeer rode sterrenstelsels. ”
Welke conclusies kunnen we trekken op basis van deze ontdekking?
Remi onderstreept het belang van deze vondst door te zeggen: “De door de lens versterkte bron is het sterrenstelsel met de helderste schijnbare helderheid die ooit op zo'n afstand is ontdekt. Het geeft ons unieke informatie over de fysieke omstandigheden in het interstellaire medium toen het universum slechts 12% van zijn huidige leeftijd was. De vorm van de bron is ook erg belangrijk omdat het de hoeveelheid massa in de lens geeft bij een roodverschuiving van z = 1. Slechts een handvol Einstein-ringen zijn ontdekt bij zo'n hoge roodverschuiving. Het zal een belangrijke meting geven over hoe elliptische melkwegmassa zich door de tijd heeft ontwikkeld. ”
Geschreven door Jeff Barbour
