Uimitorul inel Einstein dezvăluie vederi ale unei galaxii de 9,4 miliarde de ani lumină

Unul dintre cele mai uimitoare episoade Einstein văzute vreodată în spațiu ne permite să vedem ce se întâmplă într-o galaxie aproape în zorii istoriei.

Fâșiile de lumină numite inel topit, întinse și distorsionate de câmpurile gravitaționale, sunt amplificarea și dublarea unei galaxii a cărei întrerupere a luminii este la 9,4 miliarde de ani lumină distanță. Această mărire ne-a oferit o perspectivă rară asupra unui „baby boom” stelar, când universul era încă la început.

Evoluția timpurie a universului este un moment dificil de înțeles. A apărut pe măsură ce îl înțelegem acum aproape 13,8 miliarde de ani, prima lumină (credem) care apare în jurul ei După un miliard de ani. Lumina care călătorește pentru această perioadă de timp este slabă, sursele sale sunt mici, iar praful ascunde o mare parte din ea.

Chiar și cele mai intrinsece obiecte luminoase sunt extraordinar de greu de văzut peste acel decalaj de spațiu-timp, deci există lacune uriașe în înțelegerea noastră a modului în care universul s-a asamblat din supa primordială.

Dar, uneori, universul în sine ne dă o mână de ajutor. Dacă un obiect masiv stă între noi și un obiect mai îndepărtat, efectul de mărire are loc datorită curburii gravitaționale a spațiului-timp din jurul celui mai apropiat obiect.

Diagrama lentilei gravitaționale. (NASA, ESA și L. Trotuar)

Orice lumină care se deplasează apoi prin acest spațiu-timp urmează această curbură și intră în telescoapele noastre distorsionate și distorsionate – dar și mărite și multiplicate. Acestea se numesc inele lui Einstein, deoarece efectul a fost prezis de, l-ai ghicit, Albert Einstein.

Fenomenul în sine este numit lentilă gravitațională și, deși ne-a oferit niște imagini absolut uimitoare, ne oferă, de asemenea, oportunități minunate de a combina propriile noastre capacități de mărire – telescoape – cu cele din univers pentru a vedea lucruri care ar putea fi un drum lung. de la a le face. Evident sau deloc.

Inelul topit (numit oficial GAL-CLUS-022058s) este doar inelul lui Einstein, mărit de câmpul gravitațional din jurul unui grup imens de galaxii din constelația Fornax. Acest efect este atât de puternic încât galaxia îndepărtată nu este afișată doar în patru imagini distorsionate, ci este mărită cu un factor de 20.

Atunci când sunt combinate cu telescopul spațial Hubble, imaginile rezultate sunt la fel de detaliate și clare ca observațiile făcute cu un telescop cu o deschidere imensă de 48 de metri. Având în vedere acest lucru, o echipă de cercetători condusă de Anastasio Diaz Sanchez de la Universitatea Politecnică din Cartagena din Spania a stabilit că lumina din galaxie a călătorit la 9,4 miliarde de ani lumină distanță.

Patru imagini ale galaxiei. (Díaz-Sánchez și colab., ApJ, 2021)

Aceasta înseamnă că provine dintr-un moment în care formarea stelelor se producea într-un ritm fenomenal – de o mie de ori mai rapid decât formarea stelelor din Calea Lactee astăzi. Aflarea mai mult despre această perioadă de formare a stelelor din istoria universului ne poate ajuta să înțelegem cum au evoluat galaxiile de astăzi. În mod normal, nu putem vedea galaxiile foarte bine în acel moment; Pe lângă distanță, este foarte praf.

Folosind imaginile Hubble, cercetătorii au reușit să modeleze efectul lentilei pentru a reconstrui frotiurile și dualitatea inelului topit din galaxia care l-a creat.

„Un astfel de model poate fi obținut doar prin imagistica Hubble”, A spus Diaz Sanchez. „În special, Hubble ne-a ajutat să identificăm cele patru imagini repetate și masele stelare ale galaxiei cu lentile”.

Acest lucru a dezvăluit că galaxia se află pe așa-numitul Secvența principală a galaxiilor care formează stele O corelație între masa galaxiei și rata de formare a stelelor – stelele noi se nasc cu o rată de 70 până la 170 de mase solare pe an. În schimb, Calea Lactee are o rată de formare a stelelor de Puține mase solare pe an.

Încă nu știm prea multe despre universul timpuriu și despre modul în care s-au format stelele – dar alinieri de coincidențe, cum ar fi un inel topit, ne ajută să le dezvăluim secretele.

Căutarea a fost publicată în Jurnal astrofizic.