Astronomowie odkrywają fascynującą soczewkę w kosmosie. Zawiera największy Krzyż Einsteina w historii

Międzynarodowy zespół astronomów poinformował właśnie o odkryciu fascynującej grupy galaktyk, których masa razem tworzy absolutnie wyjątkową soczewkę grawitacyjną, która z jednej strony pozwala nam zajrzeć dalej, niż to było wcześniej możliwe, a z drugiej stanowi wprost doskonały obiekt badań nad ciemną materią. Soczewka Karuzela w najbliższych latach z pewnością przyczyni się do postępu w badaniach nad właściwościami ciemnej materii, o której wciąż wiemy bardzo mało.
Astronomowie odkrywają fascynującą soczewkę w kosmosie. Zawiera największy Krzyż Einsteina w historii

Warto tutaj podkreślić, że wyjątkowość nowej soczewki grawitacyjnej jest w dużej mierze dziełem przypadku. Inaczej bowiem nie można opisać faktu, że Ziemia, owa grupa czterech galaktyk tworzących soczewkę i aż siedem galaktyk odległego wszechświata, których światło zostało wzmocnione na tyle, abyśmy byli w stanie je dostrzec przez soczewkę, ułożyły się niemal idealnie w linii prostej. Gdyby któryś z tych obiektów znajdował się w nieco innym miejscu, nic byśmy nie zauważyli. Badacze przyznają, że takie ułożenie tych wszystkich obiektów można porównać do odnalezienia nie jednej, a ośmiu igieł w stogu siana.

Gromada czterech galaktyk stanowiących opisywaną tutaj soczewkę znajduje się 5 miliardów lat świetlnych od nas. Ich łączna masa zakrzywia jednak czasoprzestrzeń tak, że światło biegnące z siedmiu znacznie bardziej odległych galaktyk znajdujących się dokładnie za nią (z perspektywy obserwatora znajdującego się na Ziemi) zakrzywiane jest wokół niej i dociera do nas wzmocnione. Warto wspomnieć tutaj także, że galaktyki, które dostrzegliśmy dzięki soczewce, oddalone są od nas o 7,6-12 miliardów lat świetlnych.

Czytaj także: Kosmiczne soczewki przybliżają czarną dziurę na krańcach Wszechświata. Przewidział to Einstein, metodę opracowała Polka

Oczywiście, jak to ma miejsce w przypadku soczewek, obraz odległych galaktyk ulega zniekształceniu pod wpływem grawitacji gromady soczewkującej. W efekcie, galaktyki te widzimy jako rozciągnięte, a w niektórych przypadkach jako kilka obrazów zamiast jednego. Wśród odkrytych tu galaktyk, jedna widoczna jest w postaci tzw. Krzyża Einsteina, czyli zamiast jednego obrazu odległej galaktyki, widzimy wokół soczewki aż cztery obrazy tej samej galaktyki, oddalone od siebie o 90 stopni. Warto tutaj dodać, że jest to największy Krzyż Einsteina, jaki dotąd odkryto. Analiza obrazów tej galaktyki wskazuje wyraźnie na bardzo równomierny rozkład ciemnej materii wokół gromady galaktyk stanowiącej soczewkę.

Źródło: William Sheu (UCLA) using Hubble Space Telescope data

Soczewkowanie grawitacyjne występuje, gdy światło z odległych galaktyk przechodzi przez pole grawitacyjne masywnego obiektu, takiego jak gromada galaktyk, które odkształca i wzmacnia światło. Jeśli obserwator, soczewka i odległe galaktyki znajdują się idealnie w linii prostej, efekt soczewkowania staje się szczególnie silny. Takie rzadkie konfiguracje pozwalają astronomom na dokładniejsze badanie odległych obiektów i uzyskanie wglądu w rozkład masy samej soczewki, a zwłaszcza rozkład znajdującej się w niej ciemnej materii.

Zespół badawczy wykorzystał do swojego odkrycia dane z Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) Legacy Imaging Surveys, Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i zaawansowanych symulacji przeprowadzonych na superkomputerze Perlmutter. To one pozwoliły odkryć, a następnie szczegółowo przeanalizować Soczewkę Karuzeli. Opierając się na wcześniej pozyskanej wiedzy, narzędzia te pomogły zespołowi zidentyfikować kandydatów na silne soczewki grawitacyjne, a następnie modelować efekt soczewkowania z niespotykaną dotąd precyzją.

Czytaj także: Czarna dziura monstrualnych rozmiarów. Naukowcy znaleźli ją w nietypowy sposób

Odkrycie Soczewki Karuzela otwiera nowe możliwości badania ciemnej materii i ciemnej energii. Obserwując, jak światło jest zniekształcane przez masywne obiekty, naukowcy mogą zbadać ciemną materię — która w dużej mierzw tworzy soczewkę. Ponadto galaktyki powiększane przez soczewkę mogą pomóc w badaniu tempa rozszerzania się wszechświata, które według naszej obecnej wiedzy napędzane jest przez ciemną energię.

Soczewki grawitacyjne, takie jak Soczewka Karuzeli, są potężnymi narzędziami dla astronomów, pozwalającymi im widzieć dalej i wyraźniej we wszechświecie. Dzięki tym kosmicznym lupom możemy lepiej przyglądać się ukrytym siłom kształtującym wszechświat, którego jesteśmy nierozłączną częścią.