Eine der Vorhersagen von Einsteins Vorhersagen aus der allgemeinen Relativitätstheorie war, dass die Schwerkraft den Raum selbst verzerren und möglicherweise als Linse fungieren könnte. 1979 wurde dieser Effekt in viel größeren Entfernungen entdeckt, als Astronomen feststellten, dass er das Bild eines entfernten Quasars verzerrte und einen als zwei erscheinen ließ. Seitdem wurden mehrere andere Fälle dieser Art entdeckt, aber diese Fälle von Gravitationslinsen haben sich als schwer zu finden erwiesen. Die Suche nach ihnen hatte eine niedrige Erfolgsrate, bei der weniger als 10% der Kandidaten als Gravitationslinsen bestätigt wurden. Eine neue Methode, die Daten von Herschel verwendet, kann Astronomen jedoch dabei helfen, viele weitere dieser seltenen Vorkommen zu entdecken.
Das Herschel-Teleskop ist eines der vielen derzeit verwendeten Weltraumteleskope und untersucht den Teil des Spektrums vom fernen Infrarot bis zum Submillimeterbereich. Ein Teil seiner Mission besteht darin, eine große Vermessung des Himmels zu erstellen, die zum Herschel ATLAS-Projekt führt, das tiefe Bilder von über 550 Quadratgrad des Himmels aufnehmen wird.
Während Herschel diesen Teil des elektromagnetischen Spektrums weitaus detaillierter als seine Vorgänger untersucht, gibt es in vielerlei Hinsicht nicht viel zu sehen. Sterne emittieren in diesem Bereich nur sehr schwach. Die vielversprechendsten Ziele sind warmes Gas und Staub, die besser emittieren, aber auch weitaus diffuser sind. Diese Kombination von Fakten ermöglicht es Herschel jedoch, potenziell neue Objektive mit verbesserter Effizienz zu entdecken.
Der Grund dafür ist, dass Galaxien in diesem Regime im modernen Universum zwar keine starke Emission aufweisen, die alten Galaxien jedoch seit den ersten 4 Milliarden Jahren weitaus mehr abgegeben haben. Während dieser Zeit wurden viele Galaxien von Staub dominiert, der durch Sternentstehung erwärmt wurde. Aufgrund ihrer Entfernung auch sie sollte Sei schwach ... Es sei denn, eine Gravitationslinse stört. Daher handelt es sich bei der Mehrzahl der kleinen, punktförmigen Quellen in der ALTAS-Sammlung wahrscheinlich um Linsengalaxien. Dr. Mattia Negrello von der Open University und leitende Forscherin der Studie erklärt: „Der große Durchbruch besteht darin, dass wir entdeckt haben, dass viele der hellsten Quellen durch Linsen vergrößert werden, was bedeutet, dass wir uns nicht mehr auf die verlassen müssen ineffiziente Methoden zum Auffinden von Linsen, die bei sichtbaren und Radiowellenlängen verwendet werden. “
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| Diese Panels zeigen einen Zoom eines der Objektive mit hochauflösenden Bildern von Keck (optisches Licht, blau) und dem Submillimeter-Array (Submillimeter-Licht, rot). Bildnachweis: ESA / NASA / JPL-Caltech / Keck / SMA |
Diese neue Technik hat bereits mindestens fünf starke Kandidaten hervorgebracht. Ein Artikel, der in der aktuellen Ausgabe von veröffentlicht wird Wissenschaft diskutiert sie. Jeder von ihnen erhielt Follow-up-Beobachtungen vom Z-Spec-Spektrometer am Submillimeter-Observatorium des California Institute of Technology. Das am weitesten entfernte dieser als ID81 bezeichneten Objekte zeigte eine markante IR-Spektrallinie mit einer Rotverschiebung von 3,04, was einem Abstand von 11,5 Milliarden Lichtjahren entspricht. Zusätzlich zeigte jedes System das Spektralprofil der Vordergrundgalaxie, was zeigt, dass das kombinierte empfangene Licht tatsächlich zwei Galaxien war und die helle Komponente eine Gravitationslinse war.
Diese Methode der Verwendung von Gravitationslinsen ermöglicht es dem Herschel-Team, entfernte Galaxien im Detail zu untersuchen, was noch nie zuvor erreicht wurde. Wie bei allen Teleskopen führen längere Wellenlängen von Beobachtungen zu einer geringeren Auflösung, was bedeutet, dass Herschel diese nicht auflösen kann, selbst wenn eines der entfernten Systeme in verschiedene Teile zerlegt würde. Die Tatsache, dass wir sie überhaupt sehen können, bedeutet jedoch, dass ihre spektralen Signaturen der Galaxien als Ganzes noch untersucht werden können. Wie Professor Steve Eales von der Cardiff University und der andere Leiter der Umfrage feststellten: „Wir können diese Technik auch verwenden, um die Linsen selbst zu untersuchen.“ Dieses Potenzial, die Masse der nahe gelegenen Galaxien zu erforschen, kann Astronomen helfen, die rätselhafte Dunkle Materie zu verstehen und einzuschränken, die ~ 80% der Masse in unserem Universum ausmacht.
Dr. Loretta Dunne von der Nottingham University und gemeinsame Leiterin der Herschel-ATLAS-Umfrage fügt hinzu: „Was wir bisher gesehen haben, ist nur die Spitze des Eisbergs. Weiträumige Erhebungen sind unerlässlich, um diese seltenen Ereignisse zu finden. Da Herschel bisher nur ein Dreißigstel des gesamten Herschel-ATLAS-Gebiets abgedeckt hat, erwarten wir, dass wir Hunderte von Objektiven entdecken, sobald wir alle Daten haben. Einmal gefunden, können wir das frühe Universum auf denselben physikalischen Skalen untersuchen wie in Galaxien nebenan. “
