science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Quasars met gravitatielens

(links) Een bijna-infraroodbeeld van een quasar waarvan het licht al ongeveer 10 miljard jaar reist en dat door een tussenliggend sterrenstelsel is vervormd tot een opnieuw afgebeelde (zwaartekrachtlens) set van vier beelden van dezelfde quasar. Het rechterframe toont het zwakke tussenliggende sterrenstelsel na aftrekking van de vier quasarbeelden. Krediet:Anguita et al. 2018

Het pad van het licht wordt gebogen door de massa, een effect voorspeld door de zwaartekrachttheorie van Einstein, en wanneer een massief melkwegstelsel of cluster langs onze gezichtslijn naar een verder weg gelegen melkwegstelsel ligt, zal zijn materie fungeren als een lens om het licht van dat object af te beelden. Zogenaamde sterke zwaartekrachtlensvorming zorgt voor sterk vervormde, uitvergrote en vaak meerdere afbeeldingen van een enkele bron. (Sterke lensing verschilt van zwakke lensing, wat resulteert in bescheiden vervormde vormen van achtergrondstelsels.)

Quasars zijn sterrenstelsels met massieve zwarte gaten in hun kern waaromheen enorme hoeveelheden energie worden uitgestraald, meer dan van de rest van het hele gaststelsel. Dankzij hun lichtkracht kunnen quasars op kosmologische afstanden worden gezien en daarom zijn ze waarschijnlijke kandidaten voor sterke lenzen, met een paar honderd zwaartekrachtlens-quasars die tot nu toe bekend zijn. Ze hebben waardevolle informatie opgeleverd, niet alleen over quasars en lenzen, maar ook over kosmologie, aangezien de vervormde lichtpaden van de verre objecten over kosmologische afstanden hebben gereisd.

CfA-astronoom David James was lid van een groot internationaal team dat systematisch op zoek was naar nieuwe quasars met zwaartekrachtlenzen. Ze gebruikten het WISE infrarood-all-sky-onderzoek om kandidaten te zoeken waarvan de infraroodkleuren suggereerden dat het sterrenstelsels waren met actieve kernen (zoals quasars). Ze verwerkten afbeeldingen van deze kandidaten met een geavanceerd algoritme op zoek naar bewijs dat ze uit meerdere componenten bestonden, zoals zou worden verwacht van een lenssysteem, en volgde deze subset vervolgens op met spectroscopische en op de grond gebaseerde beeldwaarnemingen met een hogere ruimtelijke resolutie dan WISE.

Van de originele set van vierenvijftig kandidaten, ze vonden er twee waarvan de spectra bevestigden dat ze quasars met een zwaartekrachtlens waren, één met vier subbeelden en één met twee, waarvan elk licht al ongeveer tien miljard jaar naar ons toe reist. De afbeeldingen in deze twee gevallen toonden ook sporen van het lensstelsel, een belangrijke verificatie van het lenseffect, hoewel de sterrenstelsels te zwak waren om metingen van hun afstanden te verkrijgen. De wetenschappers identificeerden ook nog eens zeven objecten die waarschijnlijk dubbele quasars zijn, maar verder onderzoek is nodig om die resultaten te bevestigen.