Astronomowie używają teleskopu Hubble’a, aby ukończyć katalog soczewek grawitacyjnych znajdujących się w odległym Wszechświecie. W tym katalogu znajduje się 67 niedawno odkrytych soczewkowanych grawitacyjnie obrazów galaktyk. Widać je dookoła masywnych eliptycznych i soczewkowatych galaktyk. To odkrycie pokazuje, jak wielka różnorodność istnieje wśród silnych soczewek grawitacyjnych.

Artykuł napisał Krzysztof Jaros

Katalog soczewek niedługo będzie ukończony. Większość obiektów odkryto w czasie obserwacji w ramach projektu przeszukującego obszar nieba o wielkości 1,6 stopnia kwadratowego za pomocą teleskopów naziemnych i orbitalnych. Projekt COSMOS, który prowadzi Nick Scoville z Institute of Technology w Kalifornii, wykorzystał wyniki z największych obserwatoriów na świecie: Hubble Space Telescope, Spitzer Space Telescope, XMM-Newton spacecraft, Chandra X-ray Observatory, Very Large Telescope, Subaru Telescope i Canada-France-Hawaii Telescope.

Grupa europejskich astronomów, którą dowodzili Jean-Paul Kneib (Laboratoire d'Astrophysique w Marsylii) i Cecile Faure (Zentrum für Astronomie, Uniwersytet w Heidelbergu), zanalizowała rezultaty z teleskopu Hubble’a. Na zdjęciach zrobionych za pomocą Advanced Camera for Surveys odkryto 67 nowych silnie soczewkowanych grawitacyjnie galaktyk. Widać je dookoła masywnych eliptycznych i soczewkowatych galaktyk, które nie posiadają gazu ani pyłu.

Grawitacyjne soczewkowanie zdarza się, kiedy światło z odległej galaktyki napotka na swojej drodze masywną galaktykę lub grupę galaktyk. Wtedy obraz tej dalszej galaktyki jest powiększany i zakrzywiany. To pozwala astronomom obserwować obiekty dostrzegalne tylko dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu.

Najczęściej soczewkowanie powodowane jest przez masywne galaktyki. Jest ono widoczne jako gigantyczny łuk soczewkowanych grawitacyjnie galaktyk. Powstanie silnych obrazów soczewkowanych galaktyk powodują również gromady galaktyk. Zaobserwowano, że soczewka grawitacyjna powoduje powstanie obrazów w postaci łuków lub plam dookoła gromady galaktyk. Zjawisko to jest odpowiednikiem na większą skalę soczewkowania przez pojedyncze, masywne galaktyki.

Spośród 67 soczewek grawitacyjnych, zidentyfikowanych przez projekt COSMOS, najsilniejsze soczewki pokazują zakrzywione światło jednej lub dwóch galaktyk tła. Cztery soczewki dały efekt pierścieni Einsteina – obraz galaktyk był zamkniętym, jasnym pierścieniem. Taki efekt powstaje tylko wtedy, kiedy odległa galaktyka, obiekt służący za soczewkę i obserwatorium znajdują się dokładnie w jednej linii.

Astronomowie wymyślili nową metodę identyfikacji tych niezwykłych, naturalnych soczewek. Najpierw ręcznie przegląda się zdjęcia zrobione w ramach projektu COSMOS, poszukując potencjalnych kandydatów na soczewki grawitacyjne. Następnie należy odnaleźć galaktykę ze zdjęcia w katalogu zawierającym ponad 2 miliony galaktyk. Potem trzeba sprawdzić, obie galaktyki rzeczywiście się różnią, bądź też czy jedna z nich ma dziwny kształt, który mógł powstać w wyniku soczewkowania grawitacyjnego. Jeśli okaże się, że ten system jest skuteczny, będzie on wprowadzony do komputera w celu szybszego przeszukiwania archiwum zdjęć projektu COSMOS. Dzięki temu będzie można szybciej odkrywać przypadki soczewkowań grawitacyjnych.

Należy pamiętać, że soczewkowanie grawitacyjne powstaje tylko dzięki odpowiedniemu rozmieszczeniu obu galaktyk na niebie. Obserwując Wszechświat z innego miejsca, zauważylibyśmy zupełnie inne przykłady soczewkowanie grawitacyjnego. Dzięki ostatnim badaniom określa się, że z naszego punktu widzenia można dostrzec aż pół miliona soczewek grawitacyjnych.

Przestudiowanie wyników tych badań daje astronomom znakomitą szansę do zbadania rozmieszczenia ciemnej materii dookoła galaktycznych soczewek. Jeśli astronomowie znajdą dużo małych, silnych soczewek, będą mogli poznać rozmieszczenie masy galaktyk we Wszechświecie, co może pomóc w rozwiązaniu modeli kosmologicznych.