На этом снимке с космического телескопа Хаббла показаны три увеличенных изображения далекой галактики, заключенной в группу галактик. Эти изображения создаются с помощью уловки природы, называемой гравитационным линзированием. Массивная гравитация скопления галактик усиливает и искажает свет от далекой галактики позади него, создавая множество изображений. Скопление галактик, классифицированное как SDSS J223010.47-081017.8, расположено в 7 миллиардах световых лет от Земли. Хаббл наблюдал множество галактик с помощью гравитационных линз. Однако изображения, сделанные на этом снимке телескопа Хаббла, уникальны. Два увеличенных изображения, показанные в облаках в правом нижнем углу, являются точными копиями друг друга. Два ярких овала — это сердце галактики. Это редкое явление происходит потому, что фоновая галактика представляет собой рябь в ткани космоса. Эта «рябь» представляет собой область большей инфляции из-за притяжения плотных количеств темной материи, невидимого клея, составляющего большую часть массы Вселенной. Когда свет от далекой галактики проходит через скопление по этой ряби, создаются два зеркальных изображения, а также третье изображение, которое можно увидеть сбоку. Крупный план третьего изображения показан в облаках вверху справа. Это изображение очень похоже на далекую галактику, которая находится на расстоянии более 11 миллиардов световых лет. Основываясь на этой реконструкции этого изображения, исследователи определили, что далекая галактика выглядит зигзагообразной спиралью с непрерывным сгустком звездообразования. Зеркальные изображения названы в честь «тела Гамильтона» открывшего их астронома. Предоставлено: Джозеф Де Паскуале (STScI).
Смотреть на вселенную — все равно что смотреть в зеркало в веселом доме. Это потому, что гравитация искажает ткань пространства, создавая оптические иллюзии.
Многие из этих оптических иллюзий появляются, когда свет далекой галактики увеличивается, растягивается и становится ярче, когда он проходит через массивную галактику или скопление галактик перед ним. Это явление, называемое гравитационным линзированием, дает множественные протяженные яркие изображения галактики на заднем плане.
Это явление позволяет астрономам изучать галактики так далеко, что их можно увидеть только через эффекты гравитационной линзы. Задача состоит в том, чтобы попытаться восстановить далекие галактики по странным формам, созданным линзами.
Но астрономы используют Космический телескоп Хаббла Я наткнулся на такую странную форму, анализируя квазары, тлеющие ядра активных галактик. Они заметили два ярких линейных объекта, которые казались зеркальными отражениями друг друга. Рядом было еще одно странное существо.
Эти особенности настолько сбили с толку астрономов, что им потребовалось несколько лет, чтобы разгадать тайну. С помощью двух экспертов по гравитационному линзированию исследователи определили, что три объекта были искаженными изображениями далекой, неоткрытой галактики. Но самым большим сюрпризом было то, что линейные объекты были точными копиями друг друга — редкое событие, вызванное точным выравниванием галактики на заднем плане и группы линз переднего плана.
3D-анимация, показывающая космический телескоп Хаббла над Землей. Предоставлено: ЕКА / Хаббл (М. Корнмессер и Л. Л. Кристенсен).
Астрономы видели очень странные вещи, разбросанные по всей нашей огромной Вселенной, от взрывающихся звезд до сталкивающихся галактик. Поэтому вы можете подумать, что, увидев странное небесное тело, они смогут его идентифицировать.
но НАСАКосмический телескоп Хаббла обнаружил то, что кажется парой идентичных объектов, настолько странных, что астрономам потребовалось несколько лет, чтобы определить, что это такое.
«Мы были действительно сбиты с толку», — сказал астроном Тимоти Гамильтон из Университета штата Шони в Портсмуте, штат Огайо.
НЛО состоят из пары галактических выпуклостей (заполненная звездами центральная ось галактики) и по крайней мере трех отдельных параллельных линий. Гамильтон обнаружил их случайно, когда использовал Хаббл для обзора группы квазаров, тлеющих ядер активных галактик.
После погони за тупиковыми теориями, обращения за помощью к коллегам и множества царапин, Гамильтон и растущая команда во главе с Ричардом Гриффитсом из Гавайского университета в Хило, наконец, собрали воедино все ключи к разгадке тайны.
Линейные объекты представляли собой растянутые изображения далекой галактики с помощью гравитационной линзы, находящейся на расстоянии более 11 миллиардов световых лет от нас. Они казались идентичными изображениями друг друга.
Команда обнаружила, что огромная гравитация группы перекрывающихся и не включенных галактик на переднем плане галактик искажает, усиливает, осветляет и расширяет пространство галактики далеко позади, явление, называемое гравитационным линзированием. Хотя обзоры Хаббла выявляют многие из этих зеркальных искажений, вызванных гравитационным линзированием, этот объект является однозначно загадочным.
В этом случае точное совмещение между галактикой на заднем плане и скоплением галактик на переднем плане приводит к получению двух увеличенных копий одного и того же изображения далекой галактики. Это редкое явление происходит потому, что фоновая галактика представляет собой рябь в ткани космоса. Эта «рябь» представляет собой область большей инфляции из-за притяжения плотных количеств темной материи, невидимого клея, составляющего большую часть массы Вселенной. Когда свет от далекой галактики проходит через скопление по этой ряби, создаются два зеркальных изображения, а также третье изображение, которое можно увидеть сбоку.
Гриффитс сравнивает этот эффект с яркими волнистыми узорами на дне бассейна. «Подумайте о волнообразной поверхности бассейна в солнечный день, демонстрирующей узоры яркого света на дне бассейна», — объяснил он. Эти яркие узоры внизу вызваны аналогичным эффектом гравитационного линзирования. Волны на поверхности действуют как частичные линзы и фокусируют солнечный свет на блестящие зигзагообразные узоры внизу ».
В далекой галактике с гравитационной линзой рябь усиливает и искажает свет от фоновой галактики, проходящей через скопление. Гофра действует как неидеально изогнутое зеркало, образующее дуплексы.
решить загадку
Но это редкое явление не было хорошо известно, когда Гамильтон обнаружил странные линейные особенности в 2013 году.
Пока он смотрел на изображения квазара, выделялись отражающие изображения и параллельные линии. Гамильтон никогда раньше не видел ничего подобного, как и никто из других членов команды.
«Моя первая мысль заключалась в том, что они могли взаимодействовать с галактиками с остро вытянутыми руками», — сказал Гамильтон. «Это действительно не подходило, но я тоже не знал, что и думать».
Итак, Гамильтон и его команда отправились на поиски разгадки этих запутанных прямых линий, которые позже были названы «объектом Гамильтона» для их первооткрывателя. Они показали это странное изображение коллегам на астрономических конференциях, что вызвало самые разные отклики — от космических струн до планетарных туманностей.
Но затем Гриффитс, который не был членом первоначальной команды, предложил наиболее правдоподобное объяснение, когда Гамильтон показал ему это изображение на встрече НАСА в 2015 году. Это было увеличенное искаженное изображение, вызванное феноменом линзирования, подобным тому, что видели в телескопе Хаббла. . Изображения других массивных скоплений галактик усиливают изображения очень далеких галактик. Гриффитс подтвердил эту идею, когда узнал о подобном линейном объекте в исследовании Hubble Deep Cluster Survey.
Однако исследователи все же столкнулись с проблемой. Они не смогли определить массу линзы. Обычно астрономы, изучающие скопления галактик, сначала видят скопление на переднем плане, вызывающее отражение, а затем находят увеличенные изображения далеких галактик внутри скопления. Поиск изображений Sloan Digital Sky Survey выявил скопление галактик в том же регионе, что и увеличенные изображения, но они не появились ни в одном индексированном обзоре. Однако тот факт, что странные изображения находились в центре скопления, дал Гриффитсу понять, что скопление дает линзовидные изображения.
Следующим шагом исследователей было определить, находятся ли три изображения в линзах на одинаковом расстоянии и, следовательно, все они являются искаженными изображениями одной и той же далекой галактики. Спектрофотометрические измерения с обсерваторий Gemini и WM Keck на Гавайях помогли исследователям подтвердить это утверждение, показав, что изображения были получены от галактики, удаленной от нас на расстояние более 11 миллиардов световых лет.
Далекая галактика, исходя из реконструкции третьего изображения линзой, выглядит как зигзагообразный вихрь с непрерывным бугристым звездообразованием.
Примерно в то же время, что и спектроскопические наблюдения, сделанные Гриффитсом и студентами в Хило, отдельная группа исследователей в Чикаго определила массу и измерила расстояние до нее, используя данные Слоана. Скопление находится на расстоянии более 7 миллиардов световых лет от нас.
Но имея так мало информации о скоплении, команда Гриффитса все еще пыталась объяснить эти необычные формы линз. «Эта гравитационная линза очень отличается от большинства линз, которые Хаббл изучал ранее, особенно в обзоре скоплений Hubble Frontier Fields», — пояснил Гриффитс. «Необязательно смотреть на эти скопления слишком долго, чтобы найти много линз. В этом объекте это единственная линза, которая у нас есть. И мы сначала даже не знали о скоплении».
Невидимое отображение
Именно тогда Гриффит связался с экспертом по теории гравитационных линз Дженни Вагнер из Гейдельбергского университета в Германии. Вагнер изучал похожие объекты и вместе со своим коллегой Николасом Тессуром, который сейчас работает в Манчестерском университете в Англии, разработал компьютерную программу для интерпретации таких уникальных линз. Их программное обеспечение помогло команде выяснить, как эти три изображения появились с помощью объектива. Они пришли к выводу, что темная материя вокруг расширенных изображений должна «плавно» распределяться в пространстве в малых масштабах.
«Замечательно, что нам нужны только два зеркальных изображения, чтобы измерить, насколько темная материя комковатая или нет в этих положениях», — сказал Вагнер. «Здесь мы не используем какие-либо модели линз. Мы берем только то, что можно наблюдать из нескольких изображений, и тот факт, что они могут быть преобразованы друг в друга. Их можно сложить вместе с помощью нашего метода. Это действительно дает нам представление о том, насколько гладкая темная материя находится в этих двух положениях «.
По словам Гриффитса, это открытие важно, потому что астрономы до сих пор не знают, что такое темная материя, спустя почти столетие после ее открытия. Мы знаем, что это форма материи, но понятия не имеем, из чего состоит частица. Так что мы вообще не знаем, как он себя ведет. Мы знаем только, что он имеет массу и подвержен действию гравитации. Важность ограничений по размеру в агломерации или гладкости заключается в том, что они дают нам некоторые подсказки о том, что такое частица. Чем меньше темная материя, тем массивнее должны быть частицы ».
Документ группы опубликован в сентябрьском номере журнала. Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.
Источник: Ричард Гриффитс, Митчелл Рудисел, Дженни Вагнер, Тимоти Гамильтон, Бо Чи Хуанг и Кэролайн Фелфорт, 17 мая, «Тело Гамильтона — сгруппированная галактика, растягивающаяся под ядовитой гравитацией галактической толпы: ограничения на кластеризацию темной материи». 2021 г., Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества.
DOI: 10.1093 / mnras / stab1375
Космический телескоп Хаббла — это проект международного сотрудничества между НАСА и Европейским космическим агентством (ЕКА). Телескоп управляется Центром космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. Научный институт космического телескопа (STScI) в Балтиморе, штат Мэриленд, проводит научные операции Хаббла. STScI управляется для НАСА Консорциумом университетов для исследований в области астрономии в Вашингтоне, округ Колумбия.
«Организатор. Поклонник поп-культуры. Заядлый знаток зомби. Эксперт по путешествиям. Внештатный веб-гуру».
More Stories
Вдыхание белых собак приводит к тому, что человек не может ходить
Ледник Туэйтса «Судный день» распадается быстрее, чем предполагалось
Ученые говорят, что ледник Туэйтса «Судного дня» поймает «гвозди»