Решени да намерят игла в космическа купа сено, двойка астрономи пътуваха през архиви на стари данни от обсерваторията WM Keck на Мауанкеа на Хавай и стари рентгенови данни от рентгеновата обсерватория Chandra на НАСА, за да отключат мистерия около ярка, обектив, силно затъмнен квазар.

астрономите

Този небесен обект, който е активна галактика, излъчваща огромни количества енергия поради поглъщането на черна дупка материал, е вълнуващ обект сам по себе си. Намирането на гравитационно обектив, което го прави по-ярък и по-голям, е изключително вълнуващо. Докато в момента са известни малко над 200 обективирани незакрити квазари, броят на откритите обективирани неясни квазари е в едноцифрените числа. Това е така, защото захранващата черна дупка разбърква газ и прах, прикривайки квазара и затруднявайки откриването при изследвания с видима светлина.

Изследователите не само откриха квазар от този тип, но откриха, че обектът е първият открит пръстен на Айнщайн, наречен MG 1131 + 0456, който е наблюдаван през 1987 г. с мрежата от радиотелескопи Very Large Array в Ню Мексико. Забележително, макар и широко проучвано, разстоянието или червеното изместване на квазара остава въпрос.

„Докато дълбахме по-дълбоко, бяхме изненадани, че толкова известен и ярък източник никога не е измервал разстояние за него“, казва Даниел Стърн, старши изследовател в лабораторията за реактивно задвижване на НАСА и автор на изследването. "Наличието на разстояние е необходима първа стъпка за всякакви допълнителни изследвания, като например използването на лещата като инструмент за измерване на историята на разширяване на Вселената и като сонда за тъмна материя."

Стърн и съавтор Доминик Уолтън, член на STFC Ърнест Ръдърфорд от Института по астрономия на Университета в Кеймбридж (Великобритания), са първите, които изчисляват разстоянието на квазара, което е на 10 милиарда светлинни години (или червено отместване на z = 1,849 ).

Резултатът е публикуван в днешния брой на The Astrophysical Journal Letters.

"Цялата тази статия беше малко носталгична за мен, което ме накара да разгледам статии от ранните дни на кариерата ми, когато бях още в аспирантура. Берлинската стена все още беше вдигната, когато този пръстен на Айнщайн беше открит за първи път, и всички данни представени в нашата статия са от последното хилядолетие ", каза Стърн.

МЕТОДОЛОГИЯ

По време на изследванията им телескопите около планетата са били затворени поради пандемията на коронавируса (Обсерваторията на Кек оттогава е отворена от 16 май); Стърн и Уолтън се възползваха от удълженото си време у дома, за да поддържат творчески науката, като пречесаха данните от широкообхватния инфрачервен изследовател на НАСА (WISE), за да търсят гравитационно обективирани, силно затъмнени квазари. Докато прахът скрива най-активните галактики в проучвания с видима светлина, този затъмняващ прах прави такива източници много ярки в инфрачервените проучвания, като предоставените от WISE.

Въпреки че квазарите често са изключително далеч, астрономите могат да ги открият чрез гравитационна леща, явление, което действа като лупа на природата. Това се случва, когато галактика по-близо до Земята действа като леща и прави квазара зад нея да изглежда изключително ярък. Гравитационното поле на по-близката галактика изкривява самото пространство, огъвайки и усилвайки светлината на квазара във фонов режим. Ако подравняването е точно, това създава кръг от светлина, наречен пръстен на Айнщайн, предвиден от Алберт Айнщайн през 1936 г. По-често гравитационното обективиране ще доведе до появата на множество изображения на фоновия обект около обекта на преден план.

След като Стърн и Уолтън преоткриха MG 1131 + 0456 с WISE и осъзнаха, че разстоянието му остава загадка, те щателно пречесаха стари данни от Архива на обсерваторията на Кек (KOA) и установиха, че Обсерваторията наблюдава квазара седем пъти между 1997 и 2007, използвайки Ниска резолюция Образен спектрометър (LRIS) на телескопа Keck I, както и близкия инфрачервен спектрограф (NIRSPEC) и спектрографа и Imager Echellette (ESI) на телескопа Keck II.

„Успяхме да извлечем разстоянието от най-ранния набор от данни на Кек, направен през март 1997 г., в ранните години на обсерваторията“, каза Уолтън. "Благодарни сме на Кек и НАСА за съвместните им усилия да направят повече от 25 години данни от Кек публично достъпни за света. Нашата хартия нямаше да е възможна без това."

Екипът анализира и архивните данни на НАСА от рентгеновата обсерватория Чандра през 2000 г., през първата година след стартирането на мисията.

СЛЕДВАЩИ СТЪПКИ

С разстоянието на MG 1131 + 0456, което вече е известно, Уолтън и Стърн успяха да определят масата на обективната галактика с изключителна прецизност и да използват данните на Chandra, за да потвърдят стабилно неясната природа на квазара, точно определяйки колко интервенционен газ се намира между нас и нейните светещи централни райони.

„Вече можем напълно да опишем уникалната, случайна геометрия на този пръстен на Айнщайн“, каза Стърн. "Това ни позволява да изработим последващи проучвания, като например използването на скорошния стартиращ космически телескоп" Джеймс Уеб "за изследване на свойствата на тъмната материя на обективната галактика."

„Следващата ни стъпка е да намерим обективирани квазари, които са дори по-силно затъмнени от MG 1131 + 0456“, каза Уолтън. "Намирането на тези игли ще бъде още по-трудно, но те там чакат да бъдат открити. Тези космически скъпоценни камъни могат да ни дадат по-задълбочено разбиране за Вселената, включително по-нататъшна представа за това как супермасивните черни дупки растат и влияят на заобикалящата ги среда" казва Уолтън.