Eerder dit jaar identificeerde een machine learning-algoritme tot 5.000 potentiële zwaartekrachtlenzen die ons vermogen om de evolutie van sterrenstelsels sinds de oerknal in kaart te brengen, zouden kunnen transformeren.

Nu hebben astronoom Kim-Vy Tran van ASTRO 3D en UNSW Sydney en collega's 77 van de lenzen beoordeeld met behulp van het Keck Observatory in Hawai'i en de Very Large Telescope in Chili. Zij en haar internationale team hebben bevestigd dat 68 van de 77 sterke zwaartekrachtlenzen zijn die enorme kosmische afstanden overspannen.

Dit slagingspercentage van 88% suggereert dat het algoritme betrouwbaar is en dat we duizenden nieuwe zwaartekrachtlenzen kunnen hebben. Tot op heden zijn zwaartekrachtlenzen moeilijk te vinden en worden er slechts ongeveer honderd routinematig gebruikt.

Kim-Vy Tran's paper vandaag gepubliceerd in The Astronomical Journal presenteert spectroscopische bevestiging van sterke zwaartekrachtlenzen die eerder zijn geïdentificeerd met behulp van convolutionele neurale netwerken, ontwikkeld door datawetenschapper Dr. Colin Jacobs van ASTRO 3D en Swinburne University.

Het werk maakt deel uit van het ASTRO 3D Galaxy Evolution with Lenses (AGEL)-onderzoek.

"Onze spectroscopie stelde ons in staat om een ​​3D-afbeelding van de zwaartekrachtlenzen in kaart te brengen om te laten zien dat ze echt zijn en niet alleen maar toevallige superpositie", zegt corresponderende auteur Dr. Tran van het ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in 3-Dimensions (ASTRO3D) en de Universiteit van NSW (UNSW).

"Ons doel met AGEL is om spectroscopisch zo'n 100 sterke zwaartekrachtlenzen te bevestigen die het hele jaar door kunnen worden waargenomen vanaf zowel het noordelijk als het zuidelijk halfrond", zegt ze.

De paper is het resultaat van een wereldwijde samenwerking met onderzoekers uit Australië, de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk en Chili.

Het werk werd mogelijk gemaakt door de ontwikkeling van het algoritme om naar bepaalde digitale handtekeningen te zoeken.

"Daarmee konden we vele duizenden lenzen identificeren in vergelijking met slechts een paar handenvol", zegt Dr. Tran.

Gravitatielenzen werden voor het eerst geïdentificeerd als een fenomeen door Einstein, die voorspelde dat licht rond massieve objecten in de ruimte buigt op dezelfde manier als licht dat door een lens buigt.

Door dit te doen, vergroot het enorm beelden van sterrenstelsels die we anders niet zouden kunnen zien.

Hoewel het lange tijd door astronomen is gebruikt om verre sterrenstelsels te observeren, is het vinden van deze kosmische vergrootglazen in de eerste plaats wisselvallig geweest.

"Deze lenzen zijn erg klein, dus als je wazige beelden hebt, zul je ze niet echt kunnen detecteren", zegt Dr. Tran.

Hoewel deze lenzen ons objecten die miljoenen lichtjaren verwijderd zijn duidelijker laten zien, zouden ze ons ook de onzichtbare donkere materie moeten laten "zien", die het grootste deel van het heelal vormt.

"We weten dat het grootste deel van de massa donker is", zegt Dr. Tran. "We weten dat massa licht buigt en dus als we kunnen meten hoeveel licht wordt gebogen, kunnen we afleiden hoeveel massa er moet zijn."

Als we veel meer zwaartekrachtlenzen op verschillende afstanden hebben, krijgen we ook een completer beeld van de tijdlijn die bijna teruggaat tot de oerknal.

"Hoe meer vergrootglazen je hebt, hoe groter de kans dat je deze verder verwijderde objecten kunt onderzoeken. Hopelijk kunnen we de demografie van zeer jonge sterrenstelsels beter meten", zegt Dr. Tran.

"Dan is er ergens tussen die echt vroege eerste sterrenstelsels en ons een heleboel evolutie gaande, met kleine stervormingsgebieden die ongerept gas omzetten in de eerste sterren van de zon, de Melkweg."

"En dus kunnen we met deze lenzen op verschillende afstanden naar verschillende punten in de kosmische tijdlijn kijken om in wezen te volgen hoe dingen in de loop van de tijd veranderen, tussen de allereerste sterrenstelsels en nu."

Het team van Dr. Tran overspande de hele wereld, waarbij elke groep verschillende expertise leverde.

"Het kunnen samenwerken met mensen, aan verschillende universiteiten, is zo cruciaal geweest, zowel voor het opzetten van het project als voor het voortzetten van alle vervolgobservaties", zegt ze.

Professor Stuart Wyithe van de Universiteit van Melbourne en directeur van het ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (Astro 3D) zegt dat elke zwaartekrachtlens uniek is en ons iets nieuws vertelt.

"Behalve dat het prachtige objecten zijn, bieden zwaartekrachtlenzen een venster om te bestuderen hoe massa wordt verdeeld in zeer verre sterrenstelsels die niet met andere technieken kunnen worden waargenomen. Door manieren te introduceren om deze nieuwe grote datasets van de lucht te gebruiken om naar veel nieuwe zwaartekrachtlenzen te zoeken , opent het team de mogelijkheid om te zien hoe sterrenstelsels hun massa krijgen", zegt hij.

Professor Karl Glazebrook van de Swinburne University, en Dr. Tran's Co-Science Lead op de krant, brachten hulde aan het werk dat eraan vooraf was gegaan.

"Dit algoritme is ontwikkeld door Dr. Colin Jacobs in Swinburne. Hij heeft tientallen miljoenen melkwegbeelden doorzocht om het monster terug te brengen tot 5.000. Nooit hadden we durven dromen dat het slagingspercentage zo hoog zou zijn", zegt hij.

"Nu krijgen we beelden van deze lenzen met de Hubble-ruimtetelescoop, ze variëren van adembenemend mooi tot extreem vreemde beelden die ons veel moeite zullen kosten om erachter te komen."

Universitair hoofddocent Tucker Jones van UC Davis, een andere co-wetenschappelijke leider op het papier, beschreef het nieuwe monster als "een gigantische stap voorwaarts in het leren hoe sterrenstelsels zich vormen in de geschiedenis van het heelal."

"Normaal gesproken zien deze vroege sterrenstelsels eruit als kleine wazige vlekjes, maar door de vergroting van de lens kunnen we hun structuur met een veel betere resolutie zien. Het zijn ideale doelen voor onze krachtigste telescopen om ons het best mogelijke beeld van het vroege heelal te geven", zegt hij. .

"Dankzij het lenseffect kunnen we leren hoe deze primitieve sterrenstelsels eruit zien, waaruit ze zijn gemaakt en hoe ze omgaan met hun omgeving." + Verder verkennen

AI vindt meer dan 1.200 kandidaten voor zwaartekrachtlenzen