Družica Gaia objavia 12 Einsteinových krížov

  • Marcel Škreka | 15 Máj 2021
    Galaxie a hlboký vesmír
12 Einsteinových krížov. Kredit: The GraL Collaboration
Vďaka družici Gaia merajúcej presné polohy hviezd a algoritmu na prehľadávanie napozorovaných dát astronómovia objavili 12 kvazarov, ktorých svetlo je tak silno vychyľované galaxiami v popredí, že sú viditeľné ako štyri odlišné obrazy, ktoré sa nazývajú „Einsteinov kríž“. Tieto kríže sú jedinečnými nástrojmi na získanie ďalších informácií o temnej hmote a rýchlosti rozpínania sa vesmíru.

Myšlienku gravitačnej šošovky, teda deformovania časopriestoru v dôsledku gravitácie hmotných objektov, ako sú galaxie, ktoré spôsobujú ohýbanie dráhy svetla prichádzajúceho zo vzdialených objektov, vyslovil Einstein už v roku 1912. Prvý dvojitý obraz šošovkovaného kvazaru bol objavený až v roku 1979 a prvý štvornásobný obraz v roku 1985.

Einsteinove kríže sú zriedkavé a od roku 1985 ich bolo objavených iba okolo 50. Každý nový objav je veľmi vzácny, pretože sa môžu nachádzať hocikde na oblohe a pozorovanie si vyžaduje vysoké rozlíšenie.

Gaia v tejto oblasti mení hru, pretože je schopná preskúmať celú oblohu každých pár mesiacov s nevídaným priestorovým rozlíšením. Tím použil prispôsobený počítačový algoritmus, aby v pozorovacích dátach družice Gaia našiel kandidátov na šošovkované kvazary. Potom bolo nutné potvrdiť, že štyri blízke obrazy objektov neboli náhodným zoskupením štyroch rôznych zdrojov, ale skutočne štyrmi obrazmi jediného vzdialeného zdroja, zobrazeného pred ním ležiacou galaxiou.
Pretože spektrofotometrické merania družice Gaia ešte nie sú zverejnené, bola na predbežnú selekciu najsľubnejších kandidátov a následnú spektroskopiu pomocou pozemských ďalekohľadov použitá fotometria získaná družicou WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer). Tá potvrdila, že pri všetkých 12-tich kandidátoch sa naozaj jedná o štvornásobné zobrazenie kvazarov.

Gravitačnou šošovkou viacnásobne zobrazené kvazary sú jedinečnými nástrojmi na meranie základných kozmologických parametrov, ako je Hubbleova konštanta - súčasná rýchlosť rozpínania vesmíru, o hodnote ktorej sa stále vedie spor.
Kvazary sú premenlivé objekty a pretože svetlo na každom šošovkovanom obraze k nám prišlo po inej dráhe, výkyvy vo svetle kvazaru na jednotlivých obrazoch zodpovedajú rôznym časom. Z toho je možné odhadnúť Hubblovu konštantu.
Ďalším dôvodom, prečo astronómovia hľadajú viacnásobne zobrazené kvazary je to, že môžu poskytnúť cenné informácie o distribúcii tmavej hmoty v galaxiách v popredí. Na základe všeobecnej teórie relativity a rozloženia hmoty v galaxii môžeme predvídať, kde by mali byť šošovkované obrazy kvazarov. Rozdiel medzi predpovedaným a pozorovaným nám povie niečo viac o vlastnostiach rôznych modelov temnej hmoty. To si vyžaduje ďalšie optické, rádiové a röntgenové pozorovania, ktoré už v súčasnosti prebiehajú.

Skupina vedcov pracujúca na hľadaní gravitačných šošoviek pozorovaných družicou Gaia očakáva, že v budúcnosti objavia stovky viacnásobne zobrazených kvazarov.