Een opwindende nieuwe ontdekking werd begin deze week onthuld tijdens de 223e bijeenkomst van de American Astronomical Society in Washington D.C., toen astronomen aankondigden dat voor het eerst een zwaartekrachtlens werd gedetecteerd bij gammastraalgolflengten.
De studie werd uitgevoerd met NASA's Fermi Gamma Ray Space Telescope en belooft een nieuw venster op het universum te openen, waardoor astrofysici een ander hulpmiddel krijgen om de emissiegebieden te bestuderen die bestaan in de buurt van superzware zwarte gaten.
Maar de jacht was niet gemakkelijk. Een zwaartekrachtlens treedt op wanneer een massief object op de voorgrond, zoals een sterrenstelsel, het licht buigt van een ver verwijderd object op de achtergrond. In het geval van deze studie richtten onderzoekers zich op een blazar die bekend staat als B0218 + 357, een energetische bron die 4,35 miljard lichtjaar verwijderd is in de richting van het sterrenbeeld Triangulum.
Blazar- en quasar-bronnen worden genoemd met behulp van hun respectievelijke coördinaten in de lucht. U kunt "0218 + 357" zien als een vertaling in "Rechtse klimming 2 uur en 18 minuten, declinatie +35,7 graden noord" in astronoom-achtertaal-achtertaal. Een blazar is een compacte vorm van quasar die het resultaat is van een superzwaar zwart gat in het hart van een actief sterrenstelsel. De voorwaarde blazar werd voor het eerst bedacht door Edward Spiegel in 1978. De eerste ontdekte quasar was 3C 273 in 1970, die later ook een blazar bleek te zijn. 3C 273 is zichtbaar in Maagd met een grote achtertuintelescoop.
Een voorgrond spiraalvormig sterrenstelsel gezien gezicht ligt langs onze gezichtslijn tussen ons uitkijkpunt en B0218 + 357. Op een afstand van 4 miljard lichtjaar hebben de twee de kleinste hoekscheiding van een systeem met zwaartekrachtlenzen dat tot dusverre is geïdentificeerd op minder dan een derde van een boogseconde.
"We begonnen na te denken over de mogelijkheid om deze waarneming een paar jaar na de lancering van Fermi te maken, en alle stukjes kwamen uiteindelijk eind 2012 samen," zei de astrofysicus en hoofdwetenschapper van het Naval Research Laboratory over de studie Teddy Cheung in een recente NASA Goddard Persbericht Spaceflight Center.
Waarnemingen van de blazar suggereerden dat het in september 2012 zou oplaaien, waardoor het een belangrijk doelwit voor de studie werd. In feite was B0218 + 357 destijds de helderste extra-galactische gammastraalbron. Cheung kreeg de tijd van eind september tot oktober 2012 om Fermi's Large Area Telescope (LAT) -instrument te gebruiken om de blazar in uitbarsting te bestuderen.
Het LAT-instrument van Fermi heeft niet de resolutie van radio- en optische instrumenten om de blazar in afzonderlijke beelden te vangen. In plaats daarvan maakte het team gebruik van een fenomeen dat bekend staat als het 'vertraagde afspeeleffect' om de blazar in actie te vangen.
"Het ene lichtpad is iets langer dan het andere, dus als we fakkels in een afbeelding detecteren, proberen we ze dagen later te vangen wanneer ze in de andere afbeelding opnieuw worden afgespeeld", zei teamlid Jeff Scargle, astrofysicus bij het Ames Research Center van NASA.
Cheung presenteerde de bevindingen van de studie maandag op de bijeenkomst van de American Astronomical Society, die drie verschillende uitbarstende afleveringen van de achtergrondblazar omvatte die de veelbetekenende vertraagde afspeelgebeurtenissen met een periode van 11,46 dagen demonstreerden.
Vervolgwaarnemingen in radio- en optische golflengten ondersteunden de belangrijkste waarnemingen en toonden aan dat Fermi's LAT-imager de gebeurtenis inderdaad heeft gezien. Interessant is dat de vertraging van de gammastraling van de lensblazar ongeveer een dag langer duurt dan radiogolven om de aarde te bereiken. B0218 + 357 is ook ongeveer vier keer helderder in gammastraling dan in radiogolflengten.
Dit komt omdat de gammastraling afkomstig is uit een iets ander gebied dan de radiogolven die door de blazar worden opgewekt en een ander pad inslaan door het zwaartekrachtveld van het voorgrondstelsel. Dit toont aan dat activa zoals Fermi kunnen worden gebruikt om het hart van de verre energetische galactische kernen die superzware zwarte gaten herbergen, te onderzoeken. Dit opent het hot topic van gravitationeel gelensde blazars en hun rol in extra-galactische astronomie tot aan het gamma-stralen spectrum, en geeft kosmologen nog een gadget voor hun gereedschapskist.
“In de loop van een dag kan een van deze fakkels de blazar 10 keer helderder maken in gammastraling, maar slechts 10 procent in zichtbaar licht en radio, wat ons vertelt dat de regio die gammastralen uitzendt, erg klein is in vergelijking met die welke emitteren bij lagere energieën ”, zei Stefan Larsson, teamlid van de Universiteit van Stockholm in het recente persbericht.
Het gebruik van de analyse van lenssystemen bij gammastraalgolflengten zal niet alleen helpen om deze raadselachtige kosmologische beesten te onderzoeken, maar kan ook helpen bij het verfijnen van de uiterst belangrijke Hubble-constante, die de snelheid meet waarmee het universum uitdijt.
Maar Fermi begint misschien net zijn spullen te tonen als het gaat om de jacht op extra-galactische bronnen. De werkelijk een spannende doorbraak, zeggen onderzoekers, zou de ontdekking zijn van een energetische extra-galactische bron die door een voorgrondstelsel in gammastraling wordt gelensd heeft niet gezien op andere golflengten. Deze recente bevinding heeft zeker aangetoond hoe Fermi deze veelbetekenende flitsen via een slimme methode kan "zien". Verwacht de komende jaren meer nieuws!
Lees het hele artikel op de arViv-server met de titel Fermi-LAT Detectie van Gravitational Lens Delayed Gamma-ray Flares van Blazar B0218 + 357.
