بالقرب من عدسة الجاذبية المثالية “Einstein Ring”. حقوق الصورة: ESO / VLT. اضغط للتكبير.
هذه هي سنة آينشتاين. قبل مائة عام ، واجه كاتب براءة اختراع سويسري غير معروف في السنوات الأولى من حياته العملية العلمية سلسلة من المفارقات المتعلقة بالزمان والمكان والطاقة والمادة. الموهوب بحدس عميق وخيال قوي ، خرج ألبرت آينشتاين من الغموض ليقدم طريقة جديدة تمامًا للنظر إلى الظاهرة الطبيعية. لقد أظهر لنا أينشتاين كل هذا الوقت أنه ليس له علاقة كبيرة بالساعات ، فالطاقة لا علاقة لها بالكمية وأكثر تتعلق بالجودة ، فالفضاء لم يكن فقط؟ مربعًا كبيرًا لوضع الأشياء فيه ، والمادة والطاقة وجهان ل نفس العملة الكونية ، وكان للجاذبية تأثير عميق على كل شيء - الضوء والمادة والوقت والمكان.
اليوم نستخدم كل هذه المبادئ؟ أعلن قبل قرن - للتحقيق في أبعد الأشياء في الكون. نظرًا لاستقصاء آينشتاين للتأثير الكهروضوئي ، نفهم الآن سبب عدم استمرار الضوء ، لكنه مليئ بالفضول بخطوط داكنة ومشرقة تخبرنا عندما ينبعث منه ذلك الضوء ، وما ينبعث منه. وأنواع الأشياء التي تلمسها في رحلاتها. بسبب رؤية آينشتاين في تحويل الكتلة والطاقة ، نحن نفهم الآن كيف تضيء الشمس البعيدة الكون ، وكيف أن الحقول المغناطيسية القوية تضرب الجسيمات بسرعات هائلة لاحقًا تنهار على الغلاف الجوي للأرض. ولأن الجاذبية أصبحت مفهومة الآن للتأثير على كل شيء ، فقد تعلمنا كيف يمكن للأشياء البعيدة التقاط الضوء وتركيزه حتى من الأشياء البعيدة.
على الرغم من أننا لم نجد بعد مثالًا مثاليًا تمامًا لعدسات الجاذبية في الكون ، إلا أننا اليوم قريبون جدًا من هذا المثل الأعلى. في ورقة بعنوان "اكتشاف حلقة آينشتاين عالية التحول الأحمر" نشرت في 27 أبريل 2005 ، ريمي كاباناك من كندا-فرنسا-هاواي تلسكوب ، في هاواي والمرتبطين بها "تقرير اكتشاف حلقة آينشتاين الجزئية ... أنتجتها مجموعة ضخمة ( وعزلة على ما يبدو) المجرة الإهليلجية. " قبل هذا الاكتشاف ، تم توثيق حلقة آينشتاين الأكثر اكتمالًا التي تم اكتشافها في عام 1996 بواسطة S.J. وارن من الكلية الإمبراطورية في لندن. هذه الحلقة - وهي أيضًا واحدة من القلائل المرئية في الضوء البصري - أقل بقليل من نصف دائرة محيطها (170 درجة).
أوضح ريمي كاباناك أنه "اكتشف النظام أثناء المراقبة في التلسكوب الكبير جدًا في المرصد الجنوبي الأوروبي في تشيلي باستخدام جهاز تصوير طيفي يسمى FORS1". يقول ريمي إنه كان يملأ مسؤولياته كفلكي خدمة ، "يراقب هيلموت جيرين (المؤلف المشارك للورقة) يقوم بالتصوير العميق للمجرات القزمة القريبة في ضواحي مجموعة مجرات مجاورة معروفة في Fornax." واصل ريمي القول بأن "عينه انجذبت من القوس اللامع غير المعتاد في الشمال الغربي من الحقل ، كنت أعرف أنه شيء مدهش جدًا لأن أقواس العدسة عادة ما تكون معتمة للغاية ، وكنت أراقب في الشريط الأحمر بينما الأقواس عادة ما تكون زرقاء . "
لتأكيد شكوكه حول اكتشاف جديد ريمي "ذهب إلى قاعدة البيانات الفلكية ولكن لم يكن هناك شيء موجود تحت الإحداثيات." استشار ريمي لاحقًا مع "كريس ليدمان (مؤلف مشارك آخر وخبير عدسة) وأظهر له الصورة. لم يصدق أنه كان عدسة في البداية لأنها كانت مشرقة وواضحة للغاية ، اعتقد كريس أنها يمكن أن تكون قطعة أثرية على الصورة ". وبدعم من كريس ، تقدم ريمي "بطلب للمتابعة الطيفية وأدرك أنه كان بمثابة عدالة جاذبية حقيقية واكتشافًا مهمًا للغاية ، لأن مصدر الخلفية تم تضخيمه بشكل كبير وبعيدًا جدًا."
وفقًا للورقة ، فإن الحلقة تدوّن دائرة "على شكل حرف C" بزاوية 270 درجة في محيط شبه كامل مع نصف قطر واضح يزيد قليلاً عن 1 3/4 ثانية قوسية - تقريبًا حجم الصورة "الافتراضية" للنجم عند طاقة عالية من خلال تلسكوب هواة صغير. مجرة العدسة عبارة عن جهاز بيضاوي عملاق مشابه لـ M87 في مجموعة Virgo-Coma. تقع العدسة على بعد حوالي 7 مليارات سنة ضوئية في اتجاه كوكبة Fornax (يمكن رؤيتها من سماء نصف الكرة الأرضية المعتدلة الدافئة والسماء في نصف الكرة الجنوبي). تحمل المجرة المصدر تحولا أحمر قدره 3.77 - مما يشير إلى مسافة كساد تقارب 11 BLYs. تلقت مجرة المصدر والعدسة تسمية J0332-3557 3h32m59s و -35 d57m51s وتقع بالقرب من مجموعة Fornax galaxy - ولكن أبعد من ذلك من حيث المساحة الحقيقية.
ما يجعل هذا الاكتشاف بالذات مثيرًا للاهتمام فلكيًا هو حقيقة أن مجرة العدسة ضخمة جدًا ، وهي في فترة من سكون الولادة النجمية ، وتقع على مسافة بعيدة جدًا من الأرض ، وقد تكون معزولة عن المجرات العنقودية الأخرى في ذاتها اللغة المكانية. في هذه الأثناء ، تكون المجرة المصدر أكثر إشراقًا (من خلال حجم نجمي مطلق) من مجرات ليمان الأخرى (المجرات التي تحول الأحمر لكسر ليمان عند 912 أنجسترومز إلى الجزء المرئي من الطيف) ، فقيرة في أطياف خط الانبعاث ، وكان لديها مؤخرًا أكملت دورة الولادة النجمية السريعة ("انفجار النجوم"). كل هذه العوامل مجتمعة تعني أن FOR J0332 يمكن أن يوفر ثروة من البيانات المتعلقة بتشكيل المجرات قبل الحقبة التضخمية الحالية للكون.
وبحسب الفريق العلمي ، فإن "إحدى القضايا الرئيسية في تكوين المجرات في إطار LCDM الحالي (Lambda Cold Dark Matter) لتكوين الهيكل هي تواريخ التجميع الشامل لهالات المجرات." التفكير الحالي هو أن المجرات تتراكم كتلة الهالة - تلك الانتفاخ الكروي الضخم من مادة اللمعان المنخفضة المحيطة بقلب المجرة - قبل أن يبدأ تكوين النجوم حقًا. إحدى الطرق للتحقق من هذه الفكرة هي تحديد كيفية تغير نسب الكتلة إلى الضوء بمرور الوقت مع تطور المجرات . ولكن للقيام بذلك ، تحتاج إلى أخذ عينات من الكتل واللمعان لأكبر عدد ممكن من المجرات ، من مجموعة متنوعة من الأنواع ، على أوسع نطاق ممكن من المكان والزمان.
يساعد اكتشاف FOR J0332 - والأجسام الثلاثة الأخرى الحلقية الجزئية لآينشتاين - علماء الفلك عن طريق إضافة أمثلة على المجرات التي لا يمكن اكتشافها عادةً على مسافات كبيرة. من الورقة ، "كشفت مسوحات عميقة مختلفة عن مجموعات مجرات مختلفة ، لكن معايير الاختيار أنتجت عينات متحيزة: عينات مختارة من الأشعة فوق البنفسجية ومحددة النطاق حساسة تجاه المجرات التي تشكل النجوم بنشاط ومتحيزة ضد الأنظمة الهادئة والمتطورة بينما المليمتر الفرعي وتختار المسوحات القريبة من الأشعة تحت الحمراء مجرات انفجار النجوم المتربة والمجرات الحمراء جدًا على التوالي. "
ما الاستنتاجات التي يمكن أن نستخلصها بناءً على هذا الاكتشاف؟
يؤكد ريمي على أهمية هذا الاكتشاف بقوله "إن المصدر الذي تضخيمه العدسة هو المجرة ذات اللمعان الظاهر الذي تم اكتشافه على الإطلاق في مثل هذه المسافة. سيعطينا معلومات فريدة عن الظروف المادية السائدة في الوسط النجمي عندما كان الكون 12 ٪ فقط من عصره الحالي. كما أن شكل المصدر مهم للغاية لأنه يعطي كمية الكتلة داخل العدسة عند انزياح أحمر z = 1. تم اكتشاف عدد قليل فقط من حلقات آينشتاين في مثل هذا الانزياح الأحمر العالي. سيعطي قياسًا مهمًا لكيفية تطور كتلة المجرة الإهليلجية عبر الزمن ".
كتبه جيف بربور
