Bildekreditt: SDSS
Gravitasjonslinsering skjer når lyset fra et fjernt objekt, for eksempel en kvasar, blir forvrengt av tyngdekraften til et nærmere objekt. Astronomer har oppdaget nettopp en slik linse, der forvrengningene er så store, de må være forårsaket av en betydelig mengde mørk materie - det synlige materialet alene kunne ikke være ansvarlig. Mørk materie er spådd av dens gravitasjonspåvirkning på galakser og stjerner i universet, men så langt er astronomer ikke helt sikre på hva det er; om det bare er vanlig materie som er for kald til å sees fra Jorden, eller en slags eksotisk partikkel.
Sloan Digital Sky Survey-forskere har oppdaget en gravitasjonslystet linsekvasar med den største separasjonen som noen gang er registrert, og i motsetning til forventningene, har de funnet at fire av de fjerneste, mest lysende kvasarene som er kjent, ikke er gravitasjonslystne linser.
Albert Einsteins teori om generell relativitet forutsier at gravitasjonstrekket til et massivt legeme kan fungere som en linse, bøye og forvrenge lyset fra en fjern gjenstand. En massiv struktur et sted mellom en fjern kvasar og jorden kan "linse" lyset fra en kvasar, noe som gjør bildet vesentlig lysere og produserer flere bilder av ett objekt.
I en artikkel publisert i utgaven 18. desember av utgaven av NATURE, rapporterer et Sloan Digital Sky Survey (SDSS) -team ledet av universitetsstudentene Naohisa Inada og Masamune Oguri fra Tokyo i Tokyo faktisk at fire kvasarer i umiddelbar nærhet er faktisk lyset fra en kvasar delt inn i fire bilder ved gravitasjonslinsing.
Mer enn 80 gravitasjonslystede kvasarer er blitt oppdaget siden det første eksemplet ble funnet i 1979. Et titalls av de katalogiserte linsekvasarene er SDSS-funn, hvorav halvparten er resultatet av arbeidet til Inada og teamet hans.
Men det som gjør dette siste funnet så dramatisk, er at skillet mellom de fire bildene er dobbelt så stort som for en tidligere kjent gravitasjonslystet kvasar. Inntil oppdagelsen av denne firedoblede linsekvasaren, var den største separasjonen som er kjent i en gravitasjonslystet linsekvasar, 7 buesekunder. Kvasaren funnet av SDSS-teamet ligger i stjernebildet Leo Minor; den består av fire bilder atskilt med 14,62 buesekunder.
For å produsere en så stor separasjon, må konsentrasjonen av materie som gir opphav til linsingen være spesielt høy. Det er en klynge av galakser i forgrunnen til denne gravitasjonslinsen; den mørke saken forbundet med klyngen må være ansvarlig for den enestående store separasjonen.
"Ytterligere observasjoner oppnådd ved Subaru 8,2 meter teleskop og Keck teleskop bekreftet at dette systemet virkelig er en gravitasjonslinse," forklarer Inada. "Kvasarer splittes så mye ved gravitasjonslinser er spådd å være veldig sjeldne, og kan derfor bare oppdages i veldig store undersøkelser som SDSS."
Oguri la til: "Å oppdage en så bred gravitasjonslinse av over 30.000 SDSS-kvasarer som er kartlagt til dags dato, stemmer perfekt med teoretiske forventninger til modeller der universet er dominert av kald mørk materie. Dette gir ytterligere sterke bevis for slike modeller. ” (Kald mørk materie, i motsetning til varm mørk materie, danner trange klumper, den typen som forårsaker denne typen gravitasjonslinser.)
"Gravitasjonslinsen vi har oppdaget vil gi et ideelt laboratorium for å utforske forholdet mellom synlige objekter og usynlig mørk materie i universet," forklarte Oguri.
I en andre artikkel som ble publisert i Astronomical Journal i mars 2004, brukte et team ledet av Gordon Richards fra Princeton University den høye oppløsningen til Hubble-romteleskopet for å undersøke fire av de fjerneste kjente kvasarene oppdaget av SDSS for tegn på gravitasjonslinser .
Å se til store avstander innen astronomi ser tilbake i tid. Disse kvasarene sees på en tid da universet var mindre enn 10 prosent av sin nåværende alder. Disse kvasarene er enormt lysende, og antas å være drevet av enorme sorte hull med masser flere milliarder ganger solskinnet. Forskerne sa at det er et virkelig mysterium hvordan så massive sorte hull kunne ha dannet seg så tidlig i universet. Likevel, hvis disse objektene er linser på tyngdekraften, ville forskere fra SDSS utlede vesentlig mindre lysstyrker og derfor svart hullmasser, noe som gjør det lettere å forklare deres dannelse.
”Jo fjernere en kvasar, jo mer sannsynlig ligger en galakse mellom den og betrakteren. Dette var grunnen til at vi forventet at de fjerneste kvasarene skulle bli linset, forklarte SDSS-forsker Xiaohui Fan ved University of Arizona. I motsetning til forventningene viser imidlertid ingen av de fire noen tegn til flere bilder som er kjennetegnet for linsing.
“Bare en liten brøkdel av kvasarer er gravitasjonslystne. Imidlertid er kvasarer denne lyse veldig sjeldne i det fjerne universet. Siden linsing får kvasarer til å vises lysere og derfor enklere å oppdage, forventet vi at de fjerne kvasarene var de som mest sannsynlig ble linset, ”foreslo teammedlem Zoltan Haiman ved Columbia University.
"Det faktum at disse kvasarene ikke er linset, sier at astronomer må ta på alvor ideen om at kvasarer noen få milliarder ganger solens masse dannet mindre enn en milliard år etter Big Bang", sa Richards. "Vi ser nå etter flere eksempler på kvoter med høy rødforskyvning i SDSS for å gi teoretikere enda mer supermassive sorte hull å forklare."
Originalkilde: SDSS News Release
