Astronomi so v nenavadni konfiguraciji svetlobe, ki jo je posnel niz mednarodnih observatorijev, odkrili redek pojav – Einsteinov križ, ki se ne konča pri običajnih štirih, temveč kaže kar pet svetlobnih točk. Peta slika v središču sistema je razkrila skrito prisotnost ogromnega haloja temne snovi. Odkritje, v katerem so sodelovali raziskovalci z Univerze Rutgers, je bilo objavljeno v znanstveni reviji The Astrophysical Journal.
Prvi je na anomalijo opozoril francoski astronom Pierre Cox, ki je s sodelavci preučeval oddaljeno galaksijo HerS-3 s pomočjo radijskih teleskopov NOEMA v francoskih Alpah. „Rekli smo si: ‚Kaj za vraga?‘“ se spominja Cox, ko so podatki pokazali nenavadno razporeditev svetlobnih točk. „Izgledalo je kot križ, na sredini pa je bila ta podoba. Vedel sem, da tega še nikoli nisem videl.“
Sprva so domnevali, da gre za napako instrumenta. „Poskušali smo se ga znebiti,“ je priznal Cox. „Mislili smo, da je težava z instrumentom. Ampak je bil resničen.“
Z nadaljnjimi opazovanji, ki so jih izvedli tudi s teleskopom ALMA v Čilu, je postalo jasno, da se svetloba oddaljene prašne galaksije razdeli na pet slik. Običajni Einsteinov križ nastane, ko gravitacija galaksij v ospredju deluje kot leča in svetlobo v ozadju razdeli v štiri enake slike. Tokrat pa je bil sistem drugačen.
Peta slika, ki ne bi smela obstajati
„Ste že kdaj videli Einsteinov križ s sliko na sredini?“ je vprašal astrofizik Andrew Baker svojega kolega Charlesa Keetona, teoretičnega astrofizika z Rutgersa. Keeton je bil presenečen. „Rekel sem, no, to se ne bi smelo zgoditi. Pete slike v središču ne morete dobiti, razen če se z maso, ki upogiba svetlobo, dogaja kaj nenavadnega.“
Keeton, prorektor za izkustveno učenje in profesor na Oddelku za fiziko in astronomijo na Rutgersu, je skupaj s podiplomsko študentko Lano Eid izdelal računalniške modele gravitacijske leče. Ti so pokazali, da štiri galaksije v ospredju ne morejo same pojasniti petega vira svetlobe. Edina razlaga, ki je ustrezala podatkom, je bil masiven, neviden halo temne snovi.
„Preizkusili smo vse razumne konfiguracije z uporabo samo vidnih galaksij in nobena ni delovala,“ je pojasnil Keeton. „Edini način, da se matematika in fizika uskladita, je bil, da dodamo halo temne snovi. To je moč modeliranja. Pomaga razkriti tisto, česar ne moremo videti.“
Temna snov kot ključ do razumevanja vesolja
Temna snov predstavlja večino snovi v vesolju, vendar je znanstveniki ne morejo videti neposredno. „Za njen obstoj vemo le zaradi tega, kako vpliva na stvari, ki jih lahko vidimo, na primer kako lomi svetlobo oddaljenih galaksij,“ je povedal Baker, profesor na Rutgersu in soavtor raziskave. „To odkritje nam daje redko priložnost, da podrobno preučimo to nevidno strukturo.“
Nenavadna konfiguracija je znanstveno dragocena tudi zato, ker gravitacijska leča poveča galaksijo v ozadju. Astronomom to omogoča podrobnejše vpoglede v njeno strukturo, hkrati pa razkriva lastnosti mase, ki jo obdaja v ospredju. „Ta sistem je kot naravni laboratorij,“ je dodal Cox. „Preučujemo lahko tako oddaljeno galaksijo kot nevidno snov, ki upogiba njeno svetlobo.“
Za Lano Eid, doktorsko študentko na Rutgersu, je bila udeležba v projektu življenjska priložnost. „Navdušen sem bil, da sem se pridružil temu projektu kot podiplomski študent, še posebej ker je vključeval fascinanten sistem leč, ki je postajal vse bolj zanimiv z razvojem naših modelov,“ je povedala. „Sodelovanje na različnih celinah in časovnih pasovih me je naučilo vrednosti raznolikega strokovnega znanja in raziskovalnih slogov pri popolnem razumevanju novega odkritja.“
Raziskovalci so že napovedali, da bi lahko nadaljnja opazovanja pokazala še več značilnosti, kot je iztekanje plina iz galaksije. Če se bo napoved uresničila, bo to močna potrditev njihovih modelov. „To je napoved, ki jo je mogoče ovrči,“ je dejal Keeton. „Če je ne bomo videli, se bomo morali vrniti na začetek. Tako deluje znanost.“
Profesor Baker je poudaril, da je odkritje rezultat mednarodnega sodelovanja in tudi ameriške zvezne podpore znanosti. „ALMA v Čilu in zelo velika antenska mreža (VLA) v Novi Mehiki podpira Nacionalna znanstvena fundacija, vesoljski teleskop Hubble pa podpira NASA; vsi so imeli ključno vlogo pri tem delu,“ je dejal. „Upamo, da bodo takšna odkritja omogočali še dolgo v prihodnosti.“
Vir: Rutgers University / The Astrophysical Journal
Foto: Vecteezy
