حقوق الصورة: هابل
العديد من الأمثلة معروفة حيث تعمل المجرة كعدسة جاذبية ، وتنتج صورًا متعددة في سماء جسم أبعد مثل كوازار ساطع مخفي خلفها. ولكن كان هناك لغز مستمر لأكثر من 20 عامًا: تتوقع نظرية آينشتاين العامة للنسبية أنه يجب أن يكون هناك عدد فردي من الصور ، ومع ذلك فإن جميع العدسات المرصودة تقريبًا تحتوي فقط على صورتين أو 4 صور معروفة. الآن ، حدد الفلكي جوشوا وين من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) واثنين من زملائه السابقين ، ديفيد روسين (الآن في جامعة بنسلفانيا) وكريستوفر كوتشانك (جامعة ولاية أوهايو) ، صورة مركزية ثالثة كوازار ذو عدسة. كشفت الملاحظات الراديوية للنظام المعروف باسم PMN J1632-0033 في كوكبة Ophiuchus عن صورة مركزية باهتة ، والتي يمكن استخدامها للتحقيق في خصائص المجرة العدسة والثقب الأسود الهائل المتوقع أن تقع في مركزها.
"إن العثور على هذه الصورة المركزية مثير للاهتمام في حد ذاته ، ولكنه أكثر أهمية لما يمكن أن يخبرنا عن مجرة العدسة. قال وين ، إن هذا يقدم لنا أداة جديدة لدراسة المجرات البعيدة جدًا ، حتى بالنسبة إلى تلسكوب هابل الفضائي ، فهي مجرد بقع باهتة.
الكوازارات هي أشياء بعيدة للغاية ومشرقة يعتقد أنها مدعومة من الثقوب السوداء الهائلة. إنها تتألق بشكل ساطع عن طريق تحويل طاقة الجاذبية للمادة التي تقع في الثقب الأسود إلى ضوء وأنواع أخرى من الإشعاع ، مثل الموجات الراديوية.
في عدسة الجاذبية ، تنحني أشعة الضوء من الكوازار التي تمر بالقرب من مجرة من مجال الجاذبية للمجرة ، بقدر ما تنحني عند المرور عبر عدسة زجاجية. كلما كان مركز المجرة أكثر كثافة ، وكلما كانت جاذبيته أقوى ، كانت الصورة المركزية أكثر خفوتًا. ومع ذلك ، فإن هذه الصورة المركزية ، التي مر ضوءها بالقرب من منتصف المجرة العدسة ، يمكن أن تخبرنا كثيرًا عن قلب تلك المجرة. هذه الفرصة تجعل العثور على هذه الصور المركزية مرغوبًا بشكل خاص.
في نظام PMN J1632-0033 ، يتم رصد عدسة كوازار راديوية بصوت عالٍ في الانزياح الأحمر z = 3.42 (على مسافة حوالي 11.5 مليار سنة ضوئية) بواسطة مجرة إهليلجية عند redshift z ~ 1 (حوالي 8 مليار سنة ضوئية) . من المعروف أن هناك صورتين من الكوازار ، ويشتبه في أن مصدرًا ثالثًا باهتًا للإذاعة هو الصورة المركزية. ومع ذلك ، كان هذا المصدر الثالث موجودًا مباشرة فوق مجرة العدسة ، وبالتالي ربما كان جوهريًا لمجرة العدسة نفسها.
من خلال مراقبة "الصور الملونة" أو الطيف الراديوي لجميع الصور الثلاث باستخدام المصفوفة الكبيرة جدًا التابعة للمؤسسة الوطنية للعلوم والمصفوفة الطويلة جدًا ، قدم وين وزملاؤه أدلة مقنعة على أن المصدر الثالث هو في الواقع الصورة المركزية للكوازار. يتطابق طيفها بشكل أساسي مع الصورتين الأخريين ، باستثناء الترددات المنخفضة حيث تم امتصاص بعض الطاقة الراديوية بواسطة مجرة العدسة.
تخبرنا هندسة وخصائص صور الكوازار الثلاث بالفعل عن جوهر مجرة العدسة. على سبيل المثال ، يزن الثقب الأسود المركزي أقل من 200 مليون كتلة شمسية. أيضا ، كثافة سطحها (كمية المادة كما هو متوقع على مستوى السماء) في موقع الصورة المركزية هي أكثر من 20،000 كتلة شمسية لكل فرسخ مربع. (للمقارنة ، تبلغ كثافة سطح مجرة درب التبانة بالقرب من شمسنا حوالي 50 كتلة شمسية لكل فرسخ مربع.) كلا الرقمين لمجرة العدسة يتفقان مع التوقعات المستندة إلى الملاحظات التفصيلية للمجرات أقرب مئات المرات من الأرض.
"معظم معرفتنا بمراكز المجرات تأتي من دراسة المجرات القريبة جدًا. إن الشيء المميز في الصور المركزية هو أنه يمكنك الحصول على معلومات مماثلة حول نوى المجرات على بعد مئات المرات أبعد ، ومليارات السنين أصغر من مجراتنا المجاورة ".
هذا البحث متاح على الإنترنت على http://arxiv.org/abs/astro-ph/0312136 وسيتم نشره في عدد 12 فبراير 2004 من مجلة Nature.
يقع مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في كامبريدج ، ماساتشوستس ، وهو تعاون مشترك بين مرصد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ومرصد كلية هارفارد. يدرس علماء CfA ، في ستة أقسام بحثية ، أصل الكون وتطوره ومصيره النهائي.
المصدر الأصلي: بيان صحفي من جامعة هارفارد CfA
