Nowo odkryte soczewki grawitacyjne mogą ujawnić starożytne galaktyki i naturę ciemnej materii

Na początku 2022 roku algorytm uczenia maszynowego zidentyfikował do 5000 potencjalnych soczewek grawitacyjnych, które mogą zmienić naszą zdolność do śledzenia ewolucji galaktyk od Wielkiego Wybuchu.

Soczewki grawitacyjne zaobserwowane w badaniu AGEL.
Źródło: Kim-Vy H. Tran i inni, 2022.

Teraz astronom Kim-Vy Tran i jej współpracownicy ocenili 77 takich soczewek korzystając z Obserwatorium Kecka na Hawajach i Bardzo Dużego Teleskopu w Chile. Ona i jej międzynarodowy zespół potwierdzili, że 68 z 77 to silne soczewki grawitacyjne rozciągające się na ogromne kosmiczne odległości.

Wskaźnik sukcesu na poziomie 88% sugeruje, że algorytm jest niezawodny i że mogą istnieć tysiące nowych soczewek grawitacyjnych. Do tej pory soczewki grawitacyjne były trudne do znalezienia i rutynowo używa się ich tylko około stu.

Praca Tran, opublikowana 10 października 2022 roku w Astrophysical Journal, przedstawia spektroskopowe potwierdzenie silnych soczewek grawitacyjnych zidentyfikowanych wcześniej przy użyciu sieci Convolutional Neural Networks.

Praca jest częścią badania ASTRO 3D Galaxy Evolution with Lenses (AGEL).

Nasza spektroskopia pozwoliła nam odwzorować trójwymiarowy obraz soczewek grawitacyjnych, aby pokazać, że są one prawdziwe, a nie tylko przypadkową superpozycją – mówi Tran z ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in 3-Dimensions (ASTRO3D) i University of NSW (UNSW).

Naszym celem z AGEL jest spektroskopowe potwierdzenie około 100 silnych soczewek grawitacyjnych, które można obserwować zarówno z półkuli północnej, jak i południowej – dodaje.

Soczewkowanie grawitacyjne zostało po raz pierwszy zidentyfikowane jako zjawisko przez Einsteina, który przewidział, że światło jest zakrzywiane wokół masywnych obiektów w przestrzeni kosmicznej w taki sam sposób, jak światło przechodzące przez soczewkę. W ten sposób znacznie powiększa obrazy galaktyk, których inaczej nie bylibyśmy w stanie zobaczyć.

Chociaż astronomowie już od dawna używają ich do obserwacji odległych galaktyk, to jednak znalezienie tych kosmicznych szkieł powiększających było bardzo trudne.

Podczas gdy te soczewki pozwalają nam wyraźnie widzieć obiekty oddalone o miliony lat świetlnych, powinno to również pozwolić nam „zobaczyć” niewidzialną ciemną materię, która stanowi większość Wszechświata.

Wiemy, że większość masy jest ciemna – mówi Tran. Wiemy, że masa ugina światło, więc jeżeli możemy zmierzyć, jak bardzo światło jest zakrzywione, możemy wtedy wywnioskować, jak dużo masy musi tam być. Posiadanie wielu więcej soczewek grawitacyjnych na różnych odległościach da nam również pełniejszy obraz linii czasu sięgającej niemal do Wielkiego Wybuchu.

Poza tym, że są pierwszymi obiektami, soczewki grawitacyjne zapewniają okno do badania, jak masa jest dystrybuowana w bardzo odległych galaktykach, które nie są obserwowalne za pomocą innych technik. Wprowadzając sposoby wykorzystania tych nowych dużych zbiorów danych o niebie do poszukiwania wielu nowych soczewek grawitacyjnych, zespół otwiera możliwość zobaczenia, jak galaktyki uzyskują swoją masę – mówi Stuart Wyithe z Uniwersytetu w Melbourne i dyrektor ASTRO 3D.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Czarna dziura wyrzuca gwiezdne szczątki

Ujawniono ogólną strukturę gwiazdy neutronowej

Teleskop Webba wykonał swoje pierwsze zdjęcie egzoplanety