Ett internationellt team ledd av forskare från Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) och University of La Laguna (ULL) har upptäckt en av de ljusaste "icke-aktiva" galaxerna i det tidiga universum. Att hitta BG1429+1202 möjliggjordes av "hjälp" av en massiv elliptisk galax längs siktlinjen till objektet, som fungerade som en sorts lins, förstärker ljusstyrkan och förvränger den observerade bilden. Resultaten, publiceras i Astrofysiska tidskriftsbrev , är en del av BELLS GALLERY-projektet, baserat på analysen av en och en halv miljon spektra av galaxer från Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

Fenomenet gravitationslinser, förutspått av Einsteins allmänna relativitetsteori, produceras när ljus avleds när det passerar ett mycket massivt föremål. För en avlägsen observatör verkar massan av den elliptiska galaxen på ljuset som om det vore en enorm lins, ger en mycket ljusare bild av källan, BG1429+1202, så att vi kan se detaljer som annars skulle vara för svaga att upptäcka.

"Detta är ett av få kända fall av galaxer", säger Rui Marques Chaves, en doktorand vid IAC-ULL och första författare till artikeln, "med en mycket hög skenbar ljusstyrka och även en inneboende hög ljusstyrka. Observationerna gjorde det möjligt för oss att bestämma dess nyckelegenskaper på mycket kort tid". För att studera detta system, två teleskop vid Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma) användes:Gran Telescopio CANARIAS (GTC) och William Herschel Telescope (WHT), av Isaac Newton Group of Telescopes (ING). Systemet är bildat av en massiv elliptisk galax på ett avstånd av 5, 400 miljoner ljusår, och bakom den är BG1429+1202, som avger Lyman alfastrålning, 11, 400 miljoner ljusår bort från oss (vi ser det som att det bara var cirka 2, 300 miljoner år efter Big Bang). Linsgalaxen producerar fyra distinkta bilder av den avlägsna galaxen, med ett flöde som är nio gånger större än det skulle vara utan denna naturliga lins som ligger längs siktlinjen.

Hög ultraviolett ljusstyrka

En exceptionell egenskap hos BG1429+1202 är dess mycket höga ljusstyrka i Lyman alfa-emissionslinjen, en av de ljusaste i det ultravioletta området, eftersom andra liknande fall av linsförsedda galaxer inte visar så stark emission i denna linje. Även om gravitationslinseffekten har använts i många forskningsprojekt, metoden att välja avlägsna Lyman-alfa-emitterande galaxer har använts för första gången i BELLS GALLERY-projektet. "Vi analyserade runt en och en halv miljon spektra av galaxer", tillägger Yiping Shu, en astronom vid National Astronomical Observatories (NAOC), i Peking (Kina) och första författare till tidigare publikationer från samma projekt. "De erhölls med Sloan Telescope, vid Apache Point Observatory i New Mexico (USA), och vi har upptäckt emission i Lyma-alpha från galaxer mycket längre bort än deras linser i 187 fall, av vilka vi har observerat 21 med Hubble Space Telescope. Dessa observationer bekräftar att majoriteten av dessa föremål är gravitationslinsade."

Ökningen av skenbar ljusstyrka (ljusstyrkan som observeras från jorden) för avlägsna galaxer som produceras av gravitationslinser gör att vi kan få data av förbättrad kvalitet. "Med teleskop som GTC och WHT", förklarar Ismael Pérez Fournon, en forskare vid IAC-ULL och samordnare av denna artikel, "Vi kan utföra studier som skulle vara omöjliga utan närvaron av linserna. I praktiken är det som om vi redan observerade med ett av de framtida jätteteleskopen, såsom Extremely Large European Telescope (E-ELT) på 39 m eller Thirty Meter Telescope (TMT)." "BG1429+1202 är så ljusstarkt att det till och med kan ses på fotografiska bilder av Digital Sky Survey", tillägger Paloma Matínez Navajas, en forskare vid IAC och en annan av författarna till studien.

Trots de många tidigare studierna av gravitationslinser baserade på bilder och spektra från Sloan Digital Sky Survey, BG1429+1202 hade inte uppmärksammats förrän detta arbete. "Upptäckter som BG1429+1202 visar hur stora astronomiska datamängder från stora undersökningar kan utvinnas för nya astrofysiska tillämpningar. Vid National Optical Astronomy Observatory (NOAO, i Tucson, Arizona USA), vi distribuerar öppen åtkomstfunktioner för att stödja den här typen av arkivforskningsprojekt i enkätskala med hjälp av offentliga bredfältsbilddata från Dark Energy Camera och andra instrument, såväl som framtida datamängder från projekt som Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), avslutar Adam Bolton, Biträdande direktör för NOAO och en författare på detta papper.