Гравитационная линза показывает сердце отдаленной галактики
CLASS B0218+357, самая маленькая система гравитационных линз из обнаруженных на настоящий момент (www.jb.man.ac.uk/research/grav
В настоящее время известно уже множество примеров наблюдений галактик, действующих подобно "гравитационным линзам". Лучи света, проходя рядом с ними, отклоняются мощным гравитационным полем. За счет такого "линзирования" (lensing, в среде астрофизиков устоялся именно такой термин) на небе появляется несколько дополнительных видимых изображений какого-нибудь отдаленного объекта, расположенного за такой галактикой - например, это может быть яркий квазар. Изучение таких объектов методом "гравитационного линзирования" - вещь чрезвычайно ценная, но ученых на протяжении более чем 20 последних лет очень смущала некая таинственная особенность: Общая теория относительности Эйнштейна предсказывает, что в этих случаях должно наблюдаться нечетное число псевдоизображений, а все (или почти все) наблюдаемые "линзы" дают только 2 или 4 "дубля". Теперь наконец удалось найти слабое центральное изображение квазара у одного из пяти "кандидатов" - в системе линзирующей галактики PMN J1632-0033.
Квазары - это чрезвычайно отдаленные и яркие космические объекты, которые, по современным понятиям, представляют собой активно поглощающие материю сверхмассивные черные дыры. Они горят очень ярко, преобразовывая гравитационную энергию вещества, падающего на такую черную дыру, в видимый свет и другие виды излучения вроде радиоволн, рентгена и гамма-лучей.
При гравитационном линзировании лучи от квазара, которые на пути к Земле проходят близко к линзирующей галактике, искривляются под воздействием гравитационного поля этой галактики подобно тому, как световые лучи изгибаются при прохождении через обычную стеклянную линзу. Чем выше плотность центральной части галактики и мощнее ее гравитация, тем слабее будет центральное изображение. Тем не менее, это центральное изображение, свет которого прошел наиболее близко к сердцевине линзирующей галактики, может сообщить очень важную информацию о его ядре. Подобная возможность делает обнаружение таких центральных изображений особенно ценным.
В системе PMN J1632-0033 в созвездии Змееносца радиоквазар с красным смещением z=3,42 (что соответствует расстоянию приблизительно в 11,5 миллиарда световых лет) линзируется эллиптической галактикой с красным смещением z~1 (то есть галактика удалена от нас примерно на 8 миллиардов световых лет). Два изображения квазара уже наблюдались ранее, и у исследователей было также подозрение на наличие еще одного, третьего, очень слабого центрального радиоисточника. Однако этот третий источник был расположен в самом центре линзирующей галактики и поэтому оставались сомнения: он мог принадлежать непосредственно самой галактике, выступавшей в роли гигантской линзы.
Теперь астрономам Джошуа Винну (Joshua Winn) из Гарвард-Смитсонианского астрофизического центра (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics - CfA) и двум его бывшим коллегам по CfA - Дэвиду Русину (David Rusin, теперь он в Пенсильванском университете) и Кристоферу Кочанеку (Christopher Kochanek, Университет штата Огайо) - удалось получить надежное свидетельство того, что третий источник действительно является третьим центральным изображением линзированного квазара. Тщательно изучив радиоспектр всех трех изображений с помощью системы из 10 радиотелескопов и радиоинтерферометров со сверхдлинной базой американского Национального научного общества (National Science Foundation's Very Large Array and Very Long Baseline Array - VLBA), Винн и его коллеги выяснили, что спектр центрального изображения идентичен двум другим, и только в области низких частот часть радиоизлучения была поглощена линзирующей галактикой.
Слабое центральное изображение может быть использовано для того, чтобы дополнительно исследовать многие важные свойства самой "линзирующей" галактики и, в частности, параметры сверхмассивной черной дыры, расположенной в ее центре. Геометрия и свойства трех изображений квазара уже раскрыли кое-какие подробности строения ядра этой отдаленной галактики. Например, ее центральная черная дыра составляет менее 200 миллионов солнечных масс (что не так уж много). А ее "поверхностная плотность" (surface density, количество вещества, проектирующееся на небесную плоскость) в месте центрального изображения составляет свыше 20 тысяч солнечных масс на квадратный парсек. (Для сравнения, поверхностная плотность Млечного пути возле нашего Солнца - это приблизительно 50 солнечных масс на квадратный парсек.) Изображения для линзирующей галактики находятся в полном согласии с ожиданиями, основанными на детальных наблюдениях галактик, расположенных в сотни раз ближе к Земле, чем PMN J1632-0033.
Источники:
Gravitational Lens Reveals Heart of a Distant Galaxy - Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics - Press Release
The central image of a gravitationally lensed quasar (оригинал статьи) - arXiv
Ссылка:
Гравитационное линзирование - ссылки на последние зарубежные работы, посвященные гравитационному линзированию
Обсудить
Дословно
Джошуа Винн
(о наблюдениях галактики - гравитационной линзы PMN J1632-0033)
Находка центрального изображения интересна сама по себе, но еще важнее она в связи с тем, что может многое рассказать о параметрах "линзирующей" галактики. Это дает нам в руки новый инструмент для того, чтобы изучать галактики столь отдаленные, что даже в космический телескоп "Хаббл" они видятся только слабыми пятнышками...
Почти все наше знание о галактических центрах базируется на изучении очень близких галактик. С центральным же изображением связана одна замечательная вещь - вы можете получить подобную информацию о ядре галактики, расположенной в сотни раз дальше, и на миллиарды лет моложе, чем наши соседние галактики.
Статьи по теме
Гравитационная линза показывает сердце отдаленной галактики
В настоящее время известно уже множество примеров наблюдений галактик, действующих подобно "гравитационным линзам". Лучи света, проходя рядом с ними, отклоняются мощным гравитационным полем. За счет такого "линзирования" на небе появляется несколько дополнительных видимых изображений какого-нибудь отдаленного объекта, расположенного за такой галактикой - например, это может быть яркий квазар. Теперь астрофизики раскрыли важную тайну, связанную с этим феноменом.
Теория "холодного темного вещества" получила экспериментальное подтверждение
Канадским астрономам из Университета Торонто удалось измерить протяженность и определить форму массивных невидимых галактических ореолов, состоящих, согласно современным теориям, из темного вещества. Выяснилось, что размеры таких ореолов могут в 5-8 раз превышать видимые размеры галактик (то есть светящееся вещество - звезды). Ученые использовали в своих целях эффект, называемый "гравитационным линзированием".
Темная энергия уходит в тень: получено новое свидетельство существования антигравитации
Астрономы Слоановского цифрового обзора неба объявили о получении еще одного независимого свидетельства существования таинственной темной энергии. Исследователи нашли своеобразный отпечаток темной энергии (или, как они называют это явление, "тень" темной энергии) путем изучения корреляций между изображениями миллионов галактик, полученных в ходе реализации программы SDSS, и картой распределения вариаций температуры реликтового излучения, "нарисованной" зондом WMAP.
"Твикинг" гравитации покончит с потребностью в странных силах
Факт существования темной энергии, казалось бы, однозначно подтвержден наблюдениями за удаленными сверхновыми и экспериментами с микроволновым космическим фоном. Однако теперь группа американских физиков показывает, что факт непрерывно ускоряющегося расширения Вселенной, который лег в основу подобной гипотезы, можно объяснить и не призывая на помощь мистическую "дарк энерджи".
Копейкина опровергают американцы, но Эйнштейн пока не пострадал
Альберт Эйнштейн, возможно, был прав, постулировав, что скорость гравитации равна скорости света, но вопреки заявлению Копейкина и Фомалонта, сделанному ими в самом начале этого года, это положение все еще не доказано экспериментально. Очередной удар по позициям нашего соотечественника Сергея Копейкина нанесли специалисты из Лаборатории Беркли.
Впервые удалось измерить скорость гравитации
Впервые с приемлемой точностью удалось измерить скорость гравитации. Измерялось небольшое видимое изменение позиции квазара, вызванное изгибом пути радиоволн от этого источника в поле тяготения Юпитера. Результат важен с точки зрения "закрытия" некоторых вариантов современных теорий и поддержки других - он связан с космологическими теориями множественных вселенных и так называемой теории струн или суперструн.
Вселенная во власти "темной энергии": новое доказательство
Наблюдения за отдаленными квазарами показывают, что основная часть энергии во Вселенной содержится в форме таинственной "темной энергии". Долгое время считалось, что модель расширяющейся Вселенной, по крайней мере, на современном ее этапе, позволяет обойтись без этой новой сущности.
Неуловимая темная материя блуждает как пьяный матрос
До недавнего времени предполагалось, что таинственное темное вещество распределяется равномерно в массивном ореоле вокруг каждой галактики. Это не совсем верно. Такие ореолы действительно существуют, но состоят они из тысяч отдельных скоплений, которые можно воспринимать как своеобразные "темные" спутниковые галактики.
Столкновение двух безумных гигантских колес на скорости 10 млн км в час
На этой выразительной фотографии, полученной с помощью космического телескопа "Хаббл", запечатлена пыльная спиральная галактика, которая, вращаясь, проходит через другую большую яркую галактику NGC 1275. Рентгеновское и радиоизлучение с большой вероятностью указывают на наличие черной дыры в центре этой яркой галактики. NGC 1275 находится от нас на расстоянии примерно 235 млн световых лет в созвездии Персея.
Найден новый спутник Млечного пути на "неправильной" орбите
Новые наблюдения, выполненные на гигантском радиотелескопе GBT, показали: то, что раньше считалось межгалактическим облаком, находящимся на неизвестном расстоянии, на самом деле - спутниковая галактика Млечного пути, которая обращается по орбите вокруг Галактического центра в направлении, противоположном большинству остальных галактических спутников.
Галактика M64 "сглазила" своего компаньона
В результате столкновения двух галактик родилась новая звездная система с необычным внешним видом и причудливой внутренней системой движения звездного вещества, эта особенность сама по себе является причиной яростного звездообразования. Прекрасно прорисованные детали темной зоны можно рассмотреть на этой фотографии центральной части M64, полученной с помощью космического телескопа "Хаббл".
Черные дыры играют сами c собой в смертельный футбол
Когда сталкиваются сверхмассивные черные дыры, представляющие собой ядра соседних галактик, пространство вокруг них буквально трещит по швам, только держись! Мощнейший всплеск гравитационного излучения сообщает всему миру о том, что эти монстры яростно сливаются в одну еще более массивную черную дыру. "Пинок", который эта система получает в момент столкновения, может даже выбить получившуюся в результате черную дыру вон из родной галактики. Новое исследование описывает последствия такого межгалактического столкновения с точки зрения современной теоретической физики.
Замаскированная квантовая почта может объяснить молчание внеземных цивилизаций
Если внеземные цивилизации действительно существуют и при этом не являются исключительной редкостью, то почему мы так и не смогли до сих пор получить от них никаких сигналов? Два физика объясняют эту ситуацию исключительной осторожностью инопланетян. При этом они считают, что есть возможность отправлять сигналы, не открывая своего местоположения.
Звезда-гигант Бетельгейзе рассыпается в пыль
Группа американских астрономов сообщила о проводимых с помощью космического телескопа "Хаббл" наблюдениях процессов, протекающих в атмосфере близкой к нам гигантской звезды Бетельгейзе. Удалось непосредственно разглядеть раскаленный газ, исторгаемый из бурлящей звездной атмосферы на расстояния гораздо большие, чем в случае любой другой известной астрофизикам звезды. С этим исторгнутым из звезды и остывающим горячим газом связаны довольно сложные процессы, протекающие во вздутых верхних слоях атмосферы Бетельгейзе.
Ранняя Вселенная: впервые удалось определить размеры реликтовых галактик
Астрономы Израиля и США нашли первое прямое подтверждение тому, что по крайней мере некоторые галактики размером с Млечный путь уже успели сформироваться, когда Вселенной от роду было меньше миллиарда лет. На иллюстрации - смоделированная структура ранней Вселенной. Первые галактики размером с Млечный путь выглядят как яркие пятна в вершинах этих своеобразных галактических нитей.
В ранней Вселенной все звезды были лишены планет
Новые исследования показали, что первые звезды солнечного типа были всего лишь одинокими плазменными шарами, двигающимися по Вселенной, лишенной планет и уж тем более жизни. Эти звезды рождались, развивались и погибали в условиях бесплодной, безжизненной изоляции, однако со временем они помогли Вселенной измениться, они ответственны за синтез тяжелых элементов вроде углерода и кислорода, которые в конечном счете и привели к появлению первых планет, подобных нашей Земле.
Новости по теме
