Nowe dane o największym i jednym z najbardziej kompletnych pierścieni Einsteina

W grudniu 2020 roku zespół naukowców z ESA opublikował zdjęcie wykonane przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a (HST) GAL-CLUS-022058s, największego i jednego z najbardziej kompletnych odkrytych pierścieni Einsteina, znajdującego się w kierunku południowej części gwiazdozbioru Pieca. Od tego czasu obserwacje te zostały wykorzystane do opracowania modelu soczewek grawitacyjnych, który umożliwił badanie własności fizycznych wzmocnionej galaktyki.

Obraz wykonany przez HST przedstawiający pierścień Einsteina GAL-CLUS-022058s znajdujący się w gwiazdozbiorze Pieca. Źródło: ESA/Hubble & NASA, S. Jha; Podziękowania: L. Shatz

Międzynarodowy zespół astronomów wykorzystał obserwacje na różnych długościach fal, w tym z HST, aby szczegółowo zbadać ten pierścień Einsteina. Wyniki badań zostały opublikowane 23 września 2021 roku w czasopiśmie The Astrophysical Journal.

Einstein po raz pierwszy zasugerował istnienie tych obiektów w ogólnej teorii względności. Niezwykły kształt tej galaktyki można wytłumaczyć procesem zwanym soczewkowaniem grawitacyjnym, polegającym na zakrzywieniu światła pochodzącego z odległej galaktyki na skutek grawitacji obiektu znajdującego się pomiędzy tą galaktyką a obserwatorem.

W tym przypadku światło pochodzące z odległej galaktyki zostało zniekształcone od kształtu, który widzimy, z powodu grawitacyjnego oddziaływania gromady galaktyk znajdującej się przed nią. Prawie idealne ustawienie odległej galaktyki w stosunku do centrum gromady galaktyk, które znajduje się w centrum obrazu, zniekształciło i wzmocniło obraz odległej galaktyki w prawie idealny okrąg. Ponadto, grawitacja galaktyk znajdujących się w gromadzie powoduje dodatkowe deformacje.

Zespół astronomów wykorzystał obserwacje na wielu długościach fal i korzystając z danych optycznych z archiwum instrumentu FORS na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) oraz własnych obserwacji wykonanych za pomocą instrumentu nFLASH20 na teleskopie APEX, wyznaczył wartość przesunięcia ku czerwieni odległej galaktyki. Do dokładnego zbadania tego pierścienia Einsteina niezbędne były zdjęcia z HST.

Aby określić właściwości fizyczne wzmocnionej galaktyki, potrzebujemy modelu soczewki grawitacyjnej. Udało nam się uzyskać ten model dzięki obrazom z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a – wyjaśnia Anastasio Díaz-Sánchez, badacz z Politechniki w Cartagenie i pierwszy autor artykułu. W szczególności obrazy z HST pomogły nam zidentyfikować cztery obrazy odległej galaktyki wytworzone przez soczewkę grawitacyjną, a także gromady gwiazd wzmacniającej galaktykę, dodaje.

Na podstawie tego modelu soczewki zespół obliczył współczynnik wzmocnienia, który jest ważnym parametrem soczewki grawitacyjnej. Pozwoliło to na zbadanie wewnętrznych właściwości fizycznych wzmacnianej galaktyki. Wzmocniona galaktyka jest jedną z najjaśniejszych na submilimetrowych długościach fal - stwierdza Helmut Dannerbauer, badacz z IAC i współautor artykułu. Nasze badania wykazały również, że jest to normalna galaktyka gwiazdotwórcza, która znajduje się w ciągu głównym w epoce masywnego formowania się gwiazd we Wszechświecie.

Szczególnie interesujące dla badań było obliczenie dystansu do odległej galaktyki za pomocą jej przesunięcia ku czerwieni, które ma wartość z = 1,47, i z którego wynika, że pochodzące od niej światło przebyło około 9,4 mld lat świetlnychWykrycie gazu molekularnego, z którego rodzą się nowe gwiazdy, pozwala nam obliczyć przesunięcie ku czerwieni z dużą precyzją i potwierdza, że w rzeczywistości obserwujemy bardzo odległą galaktykę – dodaje Nikolaus Sulzenauer, doktorant w Instytucie Radioastronomii Maxa Plancka w Niemczech i współautor artykułu.

Ponadto zespół ustalił, że współczynnik wzmocnienia galaktyki wynosi 20, co oznacza, że możliwości obserwacyjne HST są równoważne możliwościom 48-metrowego teleskopu, większego niż obecnie planowany Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT).

Dzięki obrazom z tego teleskopu możemy wyraźnie zobaczyć ramiona spiralne i zgrubienie centralne galaktyki. Pomoże nam to lepiej zrozumieć formowanie się gwiazd w odległych galaktykach podczas zbliżających się obserwacji tej galaktyki – wyjaśnia Susana Iglesias-Groth, badaczka z IAC i współautorka artykułu.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Dziwne fale radiowe wyłaniają się z kierunku centrum Galaktyki

Strumień Magellana nad Drogą Mleczną może być pięć razy bliżej niż wcześniej sądzono

Astronomowie potwierdzają istnienie kosmicznej super-pustki, która podważa nasze rozumienie ciemnej energii