Zvětšit obrázek

Snímek gravitační čočky SDSSJ0946+1006 zaznamenaný Advanced Camera for Surveys na Hubbleově kosmickém dalekohledu. Kredit – NASA, ESA, R. Gavazzi and T. Treu (University of California, Santa Barbara), and the SLACS team.

Existenci gravitačních čoček předpověděla obecná teorie relativity. Jev je způsoben zakřivením prostoročasu v okolí velmi hmotných objektů. Ve vesmíru jsou to obvykle obří galaxie, kupy galaxií nebo kvasary.

Zvětšit obrázek

Detailní záběr na dva koncentrické prstence po odečtení záření centrální galaxie v popředí. Kredit – NASA, ESA, R. Gavazzi and T. Treu (University of California, Santa Barbara), and the SLACS team.

V důsledku tohoto zakřivení se světlo v jejich blízkosti nešíří přímočaře. Astronomii tento jev poskytuje obrovskou možnost nahlédnout do větších hlubin vesmíru. Pokud máme galaxii, která při pohledu ze Země leží téměř přímo za jinou galaxií, záření vzdálenější galaxie vytvoří kolem galaxie bližší vícenásobný obraz, případně prstenec zvaný Einsteinův.

Vědci až dosud objevili na 50 případů Einsteinových prstenců. Jejich studiem lze získat informace o rozložení hmoty ve vesmíru, dozvědět se více o temné hmotě i energii, podstatě vzdálených galaxií či dokonce zkoumat zakřivení vesmíru.

Raphael Gavazzi a Tommaso Treu (University of California, Santa Barbara) se svými spolupracovníky hledali Einsteinovy prstence s cílem studovat právě distribuci hmoty ve vesmíru. Na základě dat z prohlídky oblohy Sloan Digital Sky Survey (SDSS) identifikovali jeden takový případ u galaxie SDSS J0946+1006. Na první pohled se zdálo, že se jedná o typický případ, podobný řadě dalších. Jaké ale bylo jejich překvapení, když na tuto galaxii zaměřili Hubbleův kosmický dalekohled. Namísto jednoho prstence spatřili hned dva!

„Když jsem to viděl poprvé,“ vzpomíná Tommaso Treu, „řekl jsem si ‘To je šílené!’ Nemohl jsem tomu uvěřit.“ Dvojice prstenců signalizuje, že téměř přesně v řadě za sebou nevidíme jen dvě galaxie, ale hned galaxie tři. Každá z nich leží v jiné vzdálenosti.

Zvětšit obrázek

Grafického znázornění principu gravitační čočky. Kredit – NASA, Andrew Fruchter and the ERO Team

Galaxie v popředí je od nás vzdálena 3 miliardy světelných roků. Zatímco vnitřní prstenec je obrazem druhé galaxie vzdálené 6 miliard sv. r., prstenec vnější vytvořila třetí galaxie, od které světlo k nám letí 11 miliard let.

Zvětšit obrázek

Kupa galaxií Abell 2218 vzdálená 2 miliardy světelných roků slouží jako obrovská gravitační čočka, která zobrazuje hned několik vzdálenějších objektů. Oblouky jsou zkreslené obrazy galaxií, které leží minimálně pětkrát dále než samotná kupa. Kredit – NASA, Andrew Fruchter and the ERO Team

Astronomové odhadují, že pravděpodobnost takového srovnání galaxií „za sebou“ je pouze 1 ku 10 000. Tommaso Treu proto přirovnává takové pozorování k výhře jackpotu. Pravděpodobnost je podle něj menší než šance na výhru ve dvou po sobě jdoucích sázkách na stejné číslo v ruletě.

Vědcům se díky dvojitému obrazu podařilo přesně popsat rozložení temné hmoty v galaxii v popředí. Podle výpočtů odpovídá zhruba tomu, co je pozorováno u spirálních galaxií.

Geometrie dvou prstenců navíc umožnila velmi dobře určit hmotnost prostřední galaxie. Ta činí zhruba 1 miliardu hmotností Slunce. Podle vědeckého týmu se jedná o vůbec první přímé měření hmotnosti trpasličí galaxie v kosmologických vzdálenostech (z = 0,6).

Příroda připravila v tomto případě astronomům úžasný jev, který není jen zajímavou podívanou. Jak říká Leonids Moustakas (JPL, Pasadena): „Tato ohromující kosmická souhra okolností toho tolik odhalila. Temná hmota není skrytá před gravitačními čočkami.“

Zdroj:
HubbleSite NewsCenter
Sky&Telescope