En spennende ny oppdagelse ble avduket tidlig denne uken på det 223. møtet i American Astronomical Society som ble holdt i Washington D.C., da astronomer kunngjorde at en gravitasjonslinsen ble oppdaget for første gang ved gammastrålebølgelengder.
Studien ble utført ved hjelp av NASAs Fermi Gamma Ray Space Telescope, og lover å åpne et nytt vindu på universet, og gi astrofysikere et annet verktøy for å studere utslippsregionene som eksisterer i nærheten av supermassive sorte hull.
Men jakten var ikke lett. En gravitasjonslinse oppstår når et massivt forgrunnsobjekt, for eksempel en galakse, bøyer lyset fra et fjernt bakgrunnsobjekt. I tilfelle av denne studien målrettet forskerne en blazar kjent som B0218 + 357, en energisk kilde som ligger 4,35 milliarder lysår unna i retning stjernebildet Triangulum.
Blazar- og kvasarkilder blir navngitt ved å bruke sine respektive koordinater på himmelen. Tenk på “0218 + 357” som oversettelse til “Høyre oppstigning 2 timer 18 minutter, deklinasjon +35,7 grader nord” i astronomen i bakgården. En blazar er en kompakt form av kvasar som er et resultat av et supermassivt svart hull i hjertet av en aktiv galakse. Begrepet Blazar ble først myntet av Edward Spiegel i 1978. Den første kvasaren som ble oppdaget var 3C 273 i 1970, som også senere ble funnet å være en blazar. 3C 273 er synlig i Jomfruen ved hjelp av et stort teleskop i hagen.
En spiral galakse i forgrunnen sett ansikt på ligger langs vår siktlinje mellom utsiktspunktet og B0218 + 357. På 4 milliarder lysår langt har de to den minste vinkelseparasjonen av ethvert gravitasjonslystert system som hittil er identifisert på mindre enn en tredjedel av en bue sekund.
"Vi begynte å tenke på muligheten for å gjøre denne observasjonen et par år etter Fermi-lanseringen, og alle brikkene kom til slutt sammen i slutten av 2012," sa Naval Research Laboratory astrofysiker og hovedforsker på studien Teddy Cheung i en nylig NASA Goddard Pressemelding fra Spaceflight Center.
Observasjoner av blazaren antydet at den ville blusse i september 2012, noe som gjør den til et hovedmål for studien. Faktisk var B0218 + 357 den lyseste ekstra-galaktiske gammastrålekilden den gangen. Cheung fikk tid som spenner over slutten av september til oktober 2012 for å bruke Fermis instrument for stort område teleskop (LAT) for å studere blazaren i utbrudd.
Fermis LAT-instrument har ikke den oppløsningen som radio- og optiske instrumenter har for å fange blazaren i enkeltbilder. I stedet utnyttet teamet et fenomen kjent som den "forsinkede avspillingseffekten" for å fange blazaren i aksjon.
"Den ene lysløypa er litt lengre enn den andre, så når vi oppdager fakler i det ene bildet, prøver vi å fange dem dager senere når de spiller på nytt i det andre bildet," sa teammedlem Jeff Scargle, astrofysiker basert på NASAs Ames Research Center.
Cheung presenterte funnene fra studien mandag på American Astronomical Society-møtet, som inkluderte tre distinkte fakkel-episoder fra bakgrunnsblazaren som demonstrerte historien om forsinket avspilling med en periode på 11,46 dager.
Oppfølgingsobservasjoner i radio- og optiske bølgelengder støttet nøkkelobservasjonene, og demonstrerer at Fermis LAT-bilde virkelig var vitne til hendelsen. Interessant nok tar forsinkelsen for gammastrålene fra den linsede blazaren omtrent en dag lenger enn radiobølger å nå jorden. B0218 + 357 er også omtrent fire ganger lysere i gammastråler enn i radiobølgelengder.
Dette skjer fordi gammastrålene stammer fra en litt annen region enn radiobølger generert av blazaren, og tar en annen vei selv om gravitasjonsfeltet i forgrunnen galakse. Dette demonstrerer at eiendeler som Fermi kan brukes til å undersøke hjertet av de fjerne energiske galaktiske kjerner som har supermassive sorte hull. Dette åpner det hete temaet for gravitasjonslystede linser og deres rolle i ekstragalaktisk astronomi opp til gammastråle-spekteret, og gir kosmologer en annen gadget til verktøyboksen deres.
I løpet av en dag kan en av disse blussene gjøre blazaren lysere med 10 ganger i gammastråler, men bare 10 prosent i synlig lys og radio, noe som forteller oss at regionen som sender ut gammastråler er veldig liten sammenlignet med de som slipper ut med lavere energier, sier Stefan Larsson, medlem av Stockholms universitet, i den nylige pressemeldingen.
Å bruke analysen av linsesystemer ved gammastrålebølgelengder vil ikke bare bidra til å undersøke disse gåtefulle kosmologiske dyrene, men det kan også hjelpe til med å foredle den helt viktige Hubble-konstanten, som måler hastigheten som universet ekspanderer til.
Men Fermi begynner kanskje bare å vise tingene sine når det kommer til jakt på ekstragalaktiske kilder. De egentlig spennende gjennombrudd, sier forskere, ville være oppdagelsen av en energisk ekstra-galaktisk kilde som er linset av en forgrunnen galakse i gammastråler som har ikke blitt sett på andre bølgelengder. Dette nylige funnet har absolutt demonstrert hvordan Fermi kan "se" disse fortellingens blitz via en smart metode. Forvent flere nyheter de kommende årene!
Les hele papiret på arViv-serveren med tittelen Fermi-LAT Deteksjon av gravitasjonslinser forsinkede gammastrålinger fra Blazar B0218 + 357.
