Deze studie, die beelden van de Hubble-ruimtetelescoop heeft gecombineerd met spectroscopische waarnemingen van de GTC, heeft het bestaan ​​van een nieuw voorbeeld van een zwaartekrachtlens bevestigd, een fenomeen voorspeld door de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein. In dit geval, het waargenomen effect is te wijten aan de verandering veroorzaakt door een melkwegstelsel dat werkt als een vergrootglas dat versterkt en vervormt, in vier afzonderlijke afbeeldingen in de vorm van een kruis, het licht van een ander sterrenstelsel op 20, 000 miljoen lichtjaren verwijderd.

Een van de meest opvallende conclusies van de algemene relativiteitstheorie van Albert Einstein is dat de baan van licht kromt in aanwezigheid van materie. Dit effect kan worden waargenomen in het geval van licht dat wordt uitgezonden door een ver sterrenstelsel, wanneer zijn licht dichtbij een ander sterrenstelsel passeert op weg naar de waarnemer. Het fenomeen staat bekend als zwaartekrachtlensvorming, omdat het vergelijkbaar is met de afwijking van lichtstralen door de klassieke glazen lenzen. evenzo, zwaartekrachtlenzen werken als vergrootglazen die de grootte veranderen, vorm, en intensiteit van het beeld van het verre object.

Afhankelijk van de mate van afstemming van de twee bronnen, meerdere beelden van de verre bron kunnen worden waargenomen, zoals vier afzonderlijke afbeeldingen in de vorm van een kruis (vandaar de naam "Einsteins kruis"), ringen, of bogen. Het is over het algemeen buitengewoon moeilijk om een ​​zwaartekrachtlens te herkennen, omdat de afstand tussen de beelden die door de lens worden geproduceerd meestal erg klein is, afbeeldingen met een hoge resolutie nodig hebben om ze te zien. Juist door het analyseren van hoge resolutiebeelden van de Hubble-ruimtetelescoop, was het mogelijk een asterisme te lokaliseren dat eruitzag als een nieuw exemplaar van het Einstein-kruis.

Een uitzonderlijke ontdekking

Echter, het zien van vier lichtpunten in de vorm van een kruis rond een melkwegstelsel verzekert ons niet dat het een lens is, dus we moeten aantonen dat de 4 afbeeldingen bij hetzelfde object horen. Hiervoor zijn spectroscopische waarnemingen nodig. Om deze reden, een team van Italiaanse wetenschappers onder leiding van Daniela Bettoni van het Padova Observatorium en Riccardo Scarpa van de IAC, besloten om spectroscopisch te observeren met GTC de veronderstelde lens. Volgens Scarpa "het resultaat had niet beter kunnen zijn. De atmosfeer was erg schoon en met minimale turbulentie (zien), waardoor we de emissie van drie van de vier afbeeldingen duidelijk konden scheiden. Het spectrum gaf ons meteen het antwoord dat we zochten, dezelfde emissielijn als gevolg van geïoniseerde waterstof verscheen in alle drie de spectra op dezelfde golflengte. Er kon geen twijfel over bestaan ​​dat het eigenlijk dezelfde lichtbron was".

Er was een nieuw Einstein-kruis ontdekt, genaamd J2211-0350 volgens de coördinaten aan de hemel. Het object dat als lens fungeert, blijkt een elliptisch sterrenstelsel te zijn op een afstand van ongeveer 7 miljard lichtjaar (z =0,556), terwijl de bron minstens 20 miljard lichtjaar verwijderd is (z =3,03). "Normaal gesproken is de bron een quasar, het was met grote verbazing dat we ons realiseerden dat de bron in dit geval een ander sterrenstelsel was, in feite een melkwegstelsel met zeer intense emissielijnen, wat aangeeft dat het een jong object is dat nog steeds grote hoeveelheden sterren vormt", leg Bettoni uit. Een hele prestatie voor GTC, aangezien er slechts een andere lens van dit type bekend was.

Nieuwe onderzoekstool

Dankzij deze nieuwe waarnemingen, gepresenteerd in Het astrofysische tijdschrift , astronomen hebben nu nog een hulpmiddel om het heelal te onderzoeken. Zwaartekrachtlenzen zijn belangrijk omdat ze de studie van het heelal op een unieke manier mogelijk maken. Omdat het licht van de verschillende beelden, aanvankelijk hetzelfde licht, volgt verschillende paden in het heelal, dus eventuele spectrale verschillen moeten te wijten zijn aan het materiaal dat zich tussen ons en de bron bevindt. Bovendien, als de bron variabel is, we kunnen een vertraging zien (de ene afbeelding licht op voor de andere), die waardevolle informatie geeft over de vorm van het heelal.

Natuurlijk, de massa van de lens die verantwoordelijk is voor het buigen van het licht kan nauwkeurig worden afgeleid, het verstrekken van een belangrijke onafhankelijke methode om sterrenstelsels te wegen. Eindelijk, zoals bij een normale glazen lens, de zwaartekrachtlens concentreert het licht van de bron naar ons toe, waardoor het mogelijk is om intrinsiek onbereikbare objecten te zien. In dit geval zou kunnen worden berekend dat de bron 5 keer helderder is dan zonder de lens.