Астрономам впервые удалось увидеть квазар-гравитационную линзу

Текст: Павел Котляр/Infox.ru

Физики заполучили новый класс природных инструментов, которые позволят человечеству заглянуть во Вселенную еще дальше. Кроме того, теперь есть способ довольно точно «взвешивать» черные дыры, которые работают гравитационныим линзами.

Группа американских и швейцарских астрономов совершила открытие, которое расширило представления ученых об одном из самых перспективных ныне научных направлений в астрофизике -- гравитационном линзировании. Оказалось, что далекие квазары, свет от которых иногда искажался из-за попадавшихся на пути галактик, сами могут служить гравитационными линзами. Квазары -- активные галактические ядра -- благодаря своей яркости остаются одними из самых далеких наблюдаемых астрономами объектов. В силу этого именно на квазарах, чей свет по пути к Земле встречал другие галактики, астрономам нередко приходилось наблюдать эффект гравитационных линз. Однако телескопы, проникая дальше в космос, видят все более молодые галактики, центральные черные дыры которых еще не достигли массы, необходимой для активной аккреции вещества. Поэтому вполне логично, что и квазары могут стать гравитационными линзами.

Именно так рассуждали астрономы из Калифорнийского технологического университета и Федеральной политехнической школы в Лозанне, решив узнать, существуют ли квазары-линзы.

Поиски гравилинзы

Космическая рулеткаСамые большие расстояния во Вселенной астрономы измеряют с помощью величины красного смещения, z — оно показывает, во сколько раз увеличился наш мир за время путешествия света. z = 0 соответствует здесь и сегодня, а если z равно, скажем, трем, свет был испущен, когда Вселенная была в z + 1, то есть в четыре раза меньше. Сколько это в световых годах, зависит от истории расширения Вселенной.

Чтобы найти предполагаемую линзу, ученые исследовали спектры более 23 тыс. известных квазаров из Слоуновского цифрового обзора неба (SDSS) с красным смещением меньше 0,7. Если прежние наблюдения и не могли разрешить в изображении квазаров возможные оптические аномалии, считали ученые, то искаженные ими галактики непременно оставили бы в их спектре свои следы. Причем эти следы, представляющие линии отдельных элементов в спектре одного и того же квазара, должны «затесаться» с одного и того же красного смещения z.

Решение этой задачи оказалось тем нередким случаем, когда астрономическое открытие сделала машина. Из тысяч спектров программа выделила 14 квазаров, в спектрах которых присутствовали характерные эмиссионные линии, привнесенные объектом на одном и том же красном смещении. Одним из них оказался объект SDSS J0013 + 1523, находящийся от Земли на расстоянии 1,6 млрд световых лет (z = 0,12). Оказалось, что в его спектре успела наследить линиями водорода и кислорода далекая эмиссионная галактика, находящаяся в пять раз дальше (z = 0,64). Проверить квазар на принадлежность к линзам оказалось делом техники. Наблюдая за ним на телескопе имени Кека на Гавайях, астрономы разглядели в пределах двух угловых секунд от квазара два изображения искомой эмиссионной галактики.

«Это все равно что глядеть на фары автомобиля и пытаться разглядеть цвет их крепления», -- проиллюстрировал Infox.ru точность наблюдений Фредерик Курбен, автор исследования.

Линза даст себя взвесить

Важность открытия ученых состоит в том, что отныне астрономы получили важный инструмент, позволяющий измерять массу квазаров. Ведь то, как свет огибает массивный объект, определяется распределением массы внутри гравитирующей области. А одиночный квазар может светить в тысячи раз сильнее, чем миллиарды звезд в его галактике, что делает ее изучение чрезвычайно трудным. «Квазары -- бесценные измерители образования и эволюции галактик. Обнаружение подобных эффектов позволит нам лучше понять связь между квазарами и галактиками, в которых они находятся», -- пояснил профессор астрономии Джордж Джорговский, лидер команды Калтеха.

Работа астрономов опубликована в Astronomy & Astrophysics.