Det nyupptäckta Einsteinkorset J2211-3050. En elliptisk galax (det gula objektet) fungerar som en lins, producerar de fyra blå objekten (märkta ABCD) som är bilderna av en galax som är ungefär 3 gånger längre bort. Med GTC var det möjligt att isolera och sprida ljuset från objekt ABC, som visar att de tillhör samma ljuskälla. Kredit:Hubble Space Telescope Kredit:Instituto de Astrofísica de Canarias
Den här studien, som har kombinerat bilder från rymdteleskopet Hubble med spektroskopiska observationer från GTC, har bekräftat existensen av ett nytt exempel på en gravitationslins, ett fenomen som förutspåtts av Albert Einsteins allmänna relativitetsteori. I detta fall, den observerade effekten beror på förändringen som orsakas av en galax som fungerar som ett förstoringsglas som förstärker och förvränger, i fyra separata bilder i form av ett kors, ljuset från en annan galax som ligger 20, 000 miljoner ljusår bort.
En av de mest slående slutsatserna av Albert Einsteins allmänna relativitetsteori är att ljusets bana kurvor i närvaro av materia. Denna effekt kan observeras i fallet med ljus som emitteras av en avlägsen galax, när dess ljus passerar nära en annan galax på väg till observatören. Fenomenet är känt som gravitationslinsning, eftersom det är jämförbart med ljusstrålars avvikelse från de klassiska glaslinserna. Liknande, gravitationslinser fungerar som förstoringsglas som ändrar storleken, form, och intensiteten hos bilden av det avlägsna objektet.
Beroende på graden av anpassning av de två källorna, flera bilder av den avlägsna källan kan observeras, såsom fyra separata bilder i form av ett kors (därav namnet "Einsteins kors"), ringar, eller bågar. Det är i allmänhet extremt svårt att upptäcka en gravitationslins, eftersom separationen mellan bilderna som produceras av linsen vanligtvis är mycket liten, kräver högupplösta bilder för att se dem. Det var just genom att analysera högupplösta bilder från rymdteleskopet Hubble som det var möjligt att lokalisera en asterism som såg ut som ett nytt exempel på Einsteinkors.
En exceptionell upptäckt
Dock, Att se fyra ljuspunkter i form av ett kors runt en galax garanterar oss inte att det är en lins, så vi måste visa att de 4 bilderna tillhör samma objekt. För att göra detta behövs spektroskopiska observationer. Av denna anledning, ett team av italienska vetenskapsmän ledda av Daniela Bettoni från Padova Observatory och Riccardo Scarpa från IAC, bestämde sig för att observera spektroskopiskt med GTC den förmodade linsen. Enligt Scarpa, "resultatet kunde inte ha varit bättre. Atmosfären var mycket ren och med minimal turbulens (se), vilket gjorde det möjligt för oss att tydligt separera emissionen av tre av de fyra bilderna. Spektrum gav oss omedelbart svaret vi letade efter, samma emissionslinje på grund av joniserat väte uppträdde i alla tre spektra vid samma våglängd. Det kunde inte råda någon tvekan om att det faktiskt var samma ljuskälla”.
En del av GTC-spektrumet av källor ABC, centrerad på Lyman alfa-emissionslinjen. Alla tre källorna visar samma linje vid samma våglängd, indikerar att ljuset faktiskt kommer från samma objekt. Kredit:GTC
Ett nytt Einsteinkors hade upptäckts, heter J2211-0350 enligt dess koordinater på himlen. Objektet som fungerar som en lins visar sig vara en elliptisk galax belägen på ett avstånd av cirka 7 miljarder ljusår (z =0,556), medan källan är minst 20 miljarder ljusår bort (z =3,03). "Normalt är källan en kvasar, det var med stor förvåning som vi insåg att källan i det här fallet var en annan galax, faktiskt en galax med mycket intensiva emissionslinjer som indikerar att det är ett ungt objekt som fortfarande bildar stora mängder stjärnor", förklara Bettoni. En riktig prestation för GTC, med tanke på att endast en annan lins av denna typ var känd.
Nytt forskningsverktyg
Tack vare dessa nya observationer, presenteras i The Astrophysical Journal , astronomer har nu ytterligare ett verktyg för att undersöka universum. Gravitationslinser är viktiga eftersom de tillåter studier av universum på ett unikt sätt. Eftersom ljuset från de olika bilderna, till en början samma ljus, följer olika vägar i universum, sålunda måste eventuella spektrala skillnader bero på materialet som finns mellan oss och källan. Dessutom, om källan är variabel, vi kan se en tidsfördröjning (en bild lyser före de andra), som ger värdefull information om universums form.
Självklart, massan av linsen som är ansvarig för att böja ljuset kan härledas exakt, tillhandahåller en viktig oberoende metod för att väga galaxer. Till sist, som med en vanlig glaslins, gravitationslinsen koncentrerar ljuset från källan mot oss, gör det möjligt att se föremål som inte går att nå. I det här fallet kan man räkna ut att källan är 5 gånger ljusare än den skulle vara utan linsen.
