Линза карусели, вид через космический телескоп Хаббл. Фото предоставлено: Уильям Шу / Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе
Сделав редкое и экстраординарное открытие, исследователи определили уникальную конфигурацию галактик, которые образуют наиболее точно выровненную гравитационную линзу. Карусельная линза — это массивная система гравитационного линзирования масштаба скопления галактик, которая позволит исследователям глубже проникнуть в тайны космоса, включая темную материю и темную энергию.
«Это невероятно удачное «галактическое расположение» — случайное расположение нескольких галактик вдоль луча зрения, охватывающее большую часть наблюдаемой Вселенной», — сказал Дэвид Шлегель, соавтор исследования и старший научный сотрудник физического факультета Беркли. Лаб. «Найти такое расположение — это все равно, что искать иголку в стоге сена. Найти все это — все равно, что искать восемь иголок, расположенных именно в этом стоге сена».
Статья опубликована в Астрофизическом журнале.
Карусельная линза представляет собой устройство, состоящее из скопления галактик на переднем плане («линза») и семи галактик на заднем плане, охватывающих огромные космические расстояния и видимых сквозь гравитационное искаженное пространство-время вокруг линзы. На драматическом изображении ниже:
- Скопление линз, расположенное на расстоянии 5 миллиардов световых лет от Земли, представлено четырьмя самыми яркими и массивными галактиками (обозначенными La, Lb, Lc и Ld) и образует передний план изображения.
- Через объектив можно увидеть семь уникальных галактик (пронумерованных от 1 до 7). Они лежат очень далеко, на расстоянии от 7,6 до 12 миллиардов световых лет от Земли, и таким образом приближаются к границе наблюдаемой Вселенной.
- Повторяющийся внешний вид каждой галактики (обозначается буквенным индексом каждой цифры, например, от a до d) демонстрирует различия в форме, изогнутой и растянутой в несколько итераций «искажающего зеркала», вызванных искривлением пространства-времени вокруг линзы.
- Особый интерес представляет открытие Креста Эйнштейна – крупнейшего из известных на сегодняшний день – наблюдаемого в многочисленных появлениях галактики номер 4 (обозначено цифрами 4a, 4b, 4c и 4d). Эта редкая конфигурация нескольких изображений вокруг центра линзы является показателем симметричного распределения массы линзы (в которой преобладает невидимая темная материя) и играет ключевую роль в процессе моделирования линзы.
RGB-изображение DESI-090.9854-35.9683, созданное с помощью фильтра HST F140W (0070 пикселей-1) в качестве красного канала, фильтра HST F200LP (0028 пикселей-1) в качестве синего канала и попиксельного среднего значения двух фильтров. как зеленый канал. Источник: Астрофизический журнал (2024 г.). DOI: 10.3847/1538-4357/ad65d3
Свет из отдаленных областей космоса может усиливаться и преломляться при прохождении через гравитационно искаженное пространство-время более близких галактик или скоплений галактик. В редких случаях массив объектов почти идеально выровнен, образуя сильную гравитационную линзу.
Используя множество новых данных, полученных в результате исследований устаревших изображений с помощью спектроскопического инструмента темной энергии (DESI), недавних наблюдений космического телескопа Хаббла НАСА и суперкомпьютера Перлмуттера в Национальном научно-вычислительном центре энергетических исследований (NERSC), исследовательская группа смогла построить в своих предыдущих исследованиях (в мае 2020 года и феврале 2021 года) определили вероятных сильных кандидатов на линзы, заложив основу для нынешнего открытия.
«Наша команда искала сильные линзы и моделировала наиболее ценные системы», — объясняет Сяошэн Хуан, соавтор исследования и участник проекта космологии сверхновых в лаборатории Беркли и профессор физики и астрономии в Университете Сан-Франциско.
«Линза-карусель представляет собой невероятную совокупность семи галактик в пяти группах, которые почти идеально выстраиваются за линзой переднего плана. Когда они появляются через линзу, многочисленные изображения каждой из галактик заднего плана образуют примерно концентрические круговые узоры вокруг линзы переднего плана. как карусель Это «Это беспрецедентное открытие, и созданная компьютерная модель открывает чрезвычайно многообещающие перспективы для измерения свойств космоса, включая свойства темной материи и темной энергии».
В исследовании также приняли участие несколько студентов-исследователей лаборатории Беркли, в том числе ведущий автор Уильям Шу, который был стажером в DESI, когда началось исследование, а сейчас является аспирантом Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и сотрудником DESI.
Карусельная линза позволяет исследователям изучать темную энергию и темную материю совершенно новыми способами, основываясь на мощности данных наблюдений и их компьютерной модели.
«Это весьма необычное устройство, которое само по себе обеспечивает испытательный полигон для космологических исследований», — отмечает Натали Паланк-Делабруй, директор физического отдела Лаборатории Беркли. «Это также показывает, как методы визуализации, выполненные для DESI, могут быть использованы для других научных приложений», таких как исследование тайн темной материи и ускоренного расширения Вселенной, питаемого темной энергией.
Информация от: Национальной лабораторией Лоуренса Беркли.
