Недавно международная группа астрономов сделала потрясающее открытие: две галактики, выровненные уникальным образом, действуют друг на друга как составная гравитационная линза. Это редкое явление открывает новый взгляд на астрономию и может привести к значительному прогрессу в нашем понимании Вселенной.
Что такое гравитационное линзирование?
Гравитационное линзирование — это захватывающее явление, которое вытекает из общей теории относительности Альберта Эйнштейна, объясняющей, как действует гравитация во Вселенной. Согласно этой теории, гравитация — это не просто сила, которая притягивает объекты, как предполагал Исаак Ньютон. На самом деле это деформация пространства-времени, вызванная присутствием больших масс, таких как звезды, планеты и галактики.
Другими словами, пространство-время — структура, из которой состоит Вселенная, — не является неподвижным полотном. Когда присутствует массивный объект, такой как галактика или скопление галактик, он создает искривление в пространстве-времени вокруг себя, подобно мячу, помещенному в центр батута. Это искривление влияет на все вокруг, в том числе и на свет.
Свет всегда следует за кривыми пространства-времени, а это значит, что когда лучи света проходят через область космоса, где присутствует гравитация большой массы, их траектория отклоняется. Это явление можно сравнить с эффектом оптической линзы, подобно увеличительному стеклу. Когда свет проходит вблизи массивного объекта (например, галактики), это искажение пространства-времени действует как гигантская линза, которая изгибает свет и фокусирует его, позволяя увидеть объекты, расположенные за галактикой, даже если они находятся слишком далеко, чтобы наблюдать их напрямую.
Оно также может создавать искажения изображений: астрономы могут видеть несколько изображений одного и того же далекого объекта, например квазара, которые кажутся искаженными и вытянутыми в дуги или круги. Эти изображения также могут быть разделены на несколько копий исходного объекта. Это создает удивительный визуальный эффект и позволяет ученым изучать очень далекие объекты, которые иначе были бы невидимы.
Сложная линза: две галактики действуют вместе
До сих пор астрономы наблюдали отдельные галактики, действующие как гравитационные линзы, но эти явления были относительно просты для понимания. Однако недавно астрономы две галактики, которые действуют вместе, как составная линза.
Идеальное выравнивание этих двух галактик с нашей точки зрения создает еще более сложную гравитационную линзу. Это явление возникает, когда две массивные галактики располагаются таким образом, что их гравитация объединяется и искажает свет от удаленного объекта, в данном случае квазара, еще сильнее.
Наблюдаемая система, названная J1721+8842, первоначально была интерпретирована как эффект одиночной эллиптической галактики, изгибающей свет квазара, расположенного позади нее. Однако, изучая данные в течение двух лет, астрономы заметили аномалии: несколько точек света казались копиями одного и того же источника света, и после дальнейшего анализа они подтвердили, что эти точки действительно исходят от одного и того же квазара. Это наблюдение навело исследователей на гипотезу о том, что за эффект линзирования могут отвечать две галактики.
Решающая роль телескопа Джеймса Уэбба
Чтобы подтвердить эту гипотезу, астрономы использовали данные космического телескопа «Джеймс Уэбб». Этот телескоп, более мощный, чем его предшественники, позволил исследователям наблюдать более тонкие детали и уточнить свою модель. Изучив полученные изображения, они обнаружили красноватое кольцо, которое поначалу приняли за кольцо Эйнштейна — тип светящейся деформации, характерной для гравитационных линз. На самом деле это кольцо оказалось сигнатурой второй галактики, вовлеченной в эффект линзирования.
Такой уровень детализации позволил исследователям воссоздать компьютерную модель, подтверждающую, что две гравитационно взаимодействующие галактики создавали составную гравитационную линзу — очень редко наблюдаемое явление. Это открывает новые перспективы для астрономов, поскольку составная линза облегчает изучение далеких объектов, которые иначе было бы невозможно детально проанализировать.
Открытие с большими последствиями
Это открытие имеет серьезные последствия для космологии. Во-первых, оно дает мощный инструмент для изучения далеких объектов, таких как квазары. Искажение света позволяет увеличить и лучше понять эти объекты, расположенные в миллиардах световых лет от Земли, далеко за пределами того, что современные телескопы могут наблюдать напрямую.
Кроме того, это наблюдение может помочь разрешить давние научные споры о постоянной Хаббла — ключевой величине, используемой для измерения расширения Вселенной. Точное выравнивание двух галактик при гравитационном линзировании может дать новую информацию, которая позволит более надежно рассчитать эту постоянную. Это уменьшит неопределенность в отношении скорости расширения космоса.