حقوق الصورة: SDSS
تحدث عدسة الجاذبية عندما يتشوه الضوء من جسم بعيد ، مثل الكوازار ، بسبب جاذبية جسم أقرب. اكتشف علماء الفلك مثل هذه العدسة ، حيث تكون التشوهات كبيرة جدًا ، ويجب أن تكون ناتجة عن كمية كبيرة من المادة المظلمة - المادة المرئية وحدها لا يمكن أن تكون مسؤولة. تتنبأ المادة المظلمة بتأثيرها الثقالي على المجرات والنجوم في الكون ، ولكن حتى الآن ، لم يكن الفلكيون متأكدين حقًا مما هي عليه ؛ سواء كانت مادة عادية وباردة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها من الأرض ، أو نوعًا من الجسيمات الغريبة.
اكتشف علماء Sloan Digital Sky Survey رؤية الكوازار ذات العدسة الجاذبية مع أكبر فصل تم تسجيله على الإطلاق ، ووجدوا ، على عكس التوقعات ، أن أربعة من أشباه النجوم النائية الأكثر إضاءة وأكثرها إضاءة ليست عدسات جاذبية.
تتنبأ نظرية ألبرت أينشتاين للنسبية العامة بأن سحب الجاذبية لجسم ضخم يمكن أن يكون بمثابة عدسة ، ينحرف ويشوه ضوء جسم بعيد. يمكن لبنية ضخمة في مكان ما بين الكوازار البعيدة والأرض أن "تضيء" ضوء الكوازار ، مما يجعل الصورة أكثر إشراقًا بشكل كبير وينتج عدة صور لكائن واحد.
في ورقة نشرت في عدد 18/25 من مجلة NATURE ، أفاد فريق مسح سلون الرقمي (SDSS) بقيادة طلاب الدراسات العليا بجامعة طوكيو ناوهيسا إنادا وماساموني أوجوري أن أربعة كوازارات على مقربة هي في الواقع من كوازار واحد مقسم إلى أربع صور عن طريق العدسة الجاذبية.
تم اكتشاف أكثر من 80 من النجوم الزائفة ذات الجاذبية منذ العثور على المثال الأول في عام 1979. عشرات من النجوم الزائفة المصنفة مفهرسة هي اكتشافات SDSS ، نصفها نتيجة عمل إينادا وفريقه.
لكن ما يجعل هذا الاكتشاف الأخير مثيرًا للغاية هو أن الفصل بين الصور الأربع أكبر بمرتين من مثيله من أي شبه نجوم شبه جاذبية معروف سابقًا. حتى اكتشاف هذا الكوازار ذو العدسة الرباعية ، كان أكبر فصل معروف في الكوازار ذو العدسة الجاذبية هو 7 ثوان قوسية. الكوازار الذي وجده فريق SDSS يكمن في كوكبة ليو مينور. يتكون من أربع صور مفصولة بـ 14.62 ثانية قوسية.
من أجل إنتاج مثل هذا الفصل الكبير ، يجب أن يكون تركيز المادة الذي يؤدي إلى العدسة مرتفعًا بشكل خاص. توجد مجموعة من المجرات في مقدمة عدسة الجاذبية هذه ؛ يجب أن تكون المادة المظلمة المرتبطة بالكتلة مسؤولة عن الفصل الكبير غير المسبوق.
يوضح إينادا أن "الملاحظات الإضافية التي تم الحصول عليها من تلسكوب سوبارو 8.2 متر وتلسكوب كيك أكدت أن هذا النظام هو بالفعل عدسة جاذبية". "الكوازارات التي تنقسم إلى هذا الحد بكثير بواسطة عدسة الجاذبية من المتوقع أن تكون نادرة جدًا ، وبالتالي لا يمكن اكتشافها إلا في استطلاعات كبيرة جدًا مثل SDSS."
وأضاف أوجوري: "اكتشاف واحدة من هذه الجاذبية العريضة من أكثر من 30،000 كوازر SDSS تم مسحها حتى الآن يتوافق تمامًا مع التوقعات النظرية للنماذج التي تهيمن فيها الكون على مادة مظلمة باردة. وهذا يقدم أدلة قوية إضافية لمثل هذه النماذج ". (المادة المظلمة الباردة ، على عكس المادة المظلمة الساخنة ، تشكل كتلًا ضيقة ، وهو النوع الذي يسبب هذا النوع من عدسات الجاذبية.)
وأوضح أوجوري أن "عدسة الجاذبية التي اكتشفناها ستوفر مختبرًا مثاليًا لاستكشاف العلاقة بين الأشياء المرئية والمادة المظلمة غير المرئية في الكون".
في ورقة ثانية سيتم نشرها في مجلة Astronomical Journal في مارس 2004 ، استخدم فريق بقيادة جوردون ريتشاردز من جامعة برينستون الدقة العالية لتلسكوب هابل الفضائي لفحص أربعة من أشباه النجوم المعروفة البعيدة التي اكتشفها SDSS لعلامات العدسات الجاذبية. .
النظر إلى مسافات كبيرة في علم الفلك هو النظر إلى الماضي. تُرى هذه النجوم الزائفة في وقت كان فيه الكون أقل من 10٪ من عمره الحالي. هذه النجوم الزائفة مضيئة للغاية ، ويُعتقد أنها مدعومة بثقوب سوداء هائلة تبلغ كتلتها عدة مليارات من كتلة الشمس. قال الباحثون إنه من الغموض الحقيقي كيف يمكن أن تكون هذه الثقوب السوداء الضخمة قد تكونت في وقت مبكر جدًا من الكون. ومع ذلك ، إذا تم عدسات هذه الأجسام بالجاذبية ، فسيستنتج باحثو SDSS لمعانًا أصغر بكثير ، وبالتالي كتل الثقب الأسود ، مما يسهل تفسير تكوينها.
"كلما زاد مسافة أشباه النجوم ، زادت احتمالية وجود مجرة بينها وبين المشاهد. هذا هو السبب في أننا توقعنا أن يتم عدسات الكوازارات البعيدة "، أوضح الباحث SDSS Xiaohui Fan من جامعة أريزونا. ومع ذلك ، على عكس التوقعات ، لا يظهر أي من الأربعة أي علامة على صور متعددة هي السمة المميزة للعدسة.
"فقط جزء صغير من النجوم الزائفة يتم عدسه بالجاذبية. ومع ذلك ، فإن أشباه النجوم الزاهية هذه نادرة جدًا في الكون البعيد. واقترح عضو الفريق زولتان هايمان من جامعة كولومبيا ، نظرًا لأن العدسة تجعل الكوازارات تبدو أكثر سطوعًا وبالتالي يسهل اكتشافها ، فقد توقعنا أن تكون الكوازارات البعيدة هي الأكثر احتمالًا للعدسة.
قال ريتشاردز: "حقيقة أن هذه النجوم الزائفة ليست عدسة ، يقول إنه يجب على الفلكيين أن يأخذوا على محمل الجد فكرة أن الكوازارات التي تتشكل بضع مليارات من المرات من كتلة الشمس التي تشكلت بعد أقل من مليار سنة من الانفجار العظيم". "نحن نبحث الآن عن مزيد من الأمثلة على الكوازارات عالية الانزياح الأحمر في SDSS لإعطاء المنظرين المزيد من الثقوب السوداء الفائقة للشرح".
المصدر الأصلي: بيان صحفي SDSS
