Что такое зигзаг Эйнштейна?
Зигзаг Эйнштейна — это редкое гравитационное явление, недавно наблюдаемое космическим телескопом Джеймса Уэбба. Оно основано на общей теории относительности Эйнштейна, которая гласит, что свет от удаленного объекта может отклоняться из-за присутствия массивных объектов, таких как галактики, которые искривляют пространство-время вокруг себя. Это явление часто называют гравитационным линзированием, поскольку оно создает несколько изображений или колец вокруг искажающего объекта.
Однако зигзаг Эйнштейна — это еще более сложная форма гравитационного линзирования. В отличие от более простых случаев, когда свет проходит вокруг одного массивного объекта, зигзаг возникает, когда квазар (очень светящееся галактическое ядро, питаемое сверхмассивной черной дырой) проходит через две различные области искаженного пространства-времени, вызванные двумя массивными объектами. Этот процесс не только создает несколько изображений одного и того же объекта, но и временной и пространственный сдвиг, который показывает, что свет следует по нескольким и немного отличающимся путям вокруг двух линз.
Таким образом, вместо того чтобы просто размножать изображение квазара, как это происходит при использовании обычных линз, свет проходит сложный путь, который можно описать как зигзаг между двумя массивными объектами, искажающими пространство-время на разных расстояниях. Это позволяет получить более детальное и смещенное изображение света, что дает новую информацию для исследователей, изучающих темную материю и темную энергию — загадочные элементы, управляющие Вселенной.
Открытие: квазар и шесть точек света
Все началось в 2018 году, когда группа астрономов обнаружила квартет одинаковых точек света в нескольких миллиардах световых лет от Земли. Этими точками оказались изображения квазара J1721+8842, которые, как оказалось, были продублированы в результате явления гравитационного линзирования. Сначала ученые думали, что эти четыре изображения исходят от одного и того же квазара.
Однако в 2022 году новые наблюдения выявили две дополнительные точки света, а также бледно-красное кольцо вокруг всего квазара. Это интригующее зрелище заставило исследователей выдвинуть новую гипотезу: эти шесть изображений могли быть получены от двух разных бинарных квазаров, а не от одного дублирующего квазара. Именно здесь на помощь приходит телескоп «Джеймс Уэбб». Благодаря передовым технологиям телескопа «Уэбб» исследователи смогли получить более подробные и точные данные, чем когда-либо прежде. Повторно проанализировав шесть точек света, команда обнаружила, что все они исходят от одного квазара. Дополнительные более тусклые изображения на самом деле были вызваны отклонением света, проходящего вокруг двух разных массивных объектов, расположенных на незначительном расстоянии друг от друга.
Почему это открытие так важно?
Гравитационные линзы, подобные наблюдаемой здесь, — бесценный инструмент для астрономов и космологов. Изучая, как свет искажается массивными объектами, исследователи могут узнать больше о массе этих объектов и о все еще загадочных явлениях, таких как темная материя и темная энергия, которые влияют на расширение Вселенной.
Действительно, одной из величайших загадок современной космологии является хаббловское напряжение — расхождение между темпами расширения Вселенной, наблюдаемыми локально, и теми, которые измеряются по данным, полученным от далеких звезд. Открытие зигзага Эйнштейна может помочь решить эту проблему. Точно измерив искажение света и проанализировав полученные данные, исследователи надеются лучше понять постоянную Хаббла и темную энергию — два важнейших элемента, объясняющих, как расширяется Вселенная.
Однако это открытие — только начало. Анализ данных, полученных аппаратом JWST, очень сложен, и может пройти не один год, прежде чем исследователи смогут сделать какие-либо точные выводы. Тем не менее, изучение зигзага Эйнштейна обещает открыть новые возможности для понимания динамики космоса в больших масштабах.