A legtávolabbi gravitációs lencse
(Rovat: Távoli világok kutatói - 2013.10.22 07:15.)

Egy szerencsés véletlen felfedezés révén sikerült pontosan megmérni egy nagyon távoli galaxis tömegét. A jelenség viszont új kérdést is felvet.

Einstein általános relativitáselmélete szerint a fény terjedésének útját befolyásolja a gravitációs tér. Az elméletileg megjósolt gravitációs lencsehatást, vagyis amikor a nagy tömegű objektumok (például galaxisok) mellett elhaladó fény iránya jelentősen elhajlik, a háttérobjektum fénye pedig megtöbbszöröződik, eltorzul és felerősödik, először 1979-ben sikerült az égen is felfedezni. Azóta már számtalan gravitációs lencsét ismerünk. Egy most talált példányuk azért különleges, mert a lencséző galaxis az eddig ismert legtávolabbi.

Az eddigi legtávolabbi ismert gravitációs lencse körül egy majdnem tökéletes Einstein-gyűrű látható, ami valójában egy még sokkal távolabbi háttérgalaxis eltorzított és felerősített fénye. Ennek a kialakulásához a két galaxisnak tőlünk nézve nagyon pontosan egy irányban kell látszania. A felvétel a Hubble-űrtávcsővel készült. (Kép: NASA / ESA / A. van der Wel

A gravitációs lencsézés módot ad arra, hogy az előtérgalaxis tömegét pontosan megbecsüljék. Ebbe beleértendő a látható (csillagokban koncentrálódó, fényt kibocsátó) és a láthatatlan tömeg (az úgynevezett sötét anyag) is, hiszen a galaxis gravitációs hatását e kettő együtt határozza meg. A számítások eredménye megnyugtató, mert megerősíti azokat a közvetett tömegbecslési módszereket, amiket a csillagászok alkamlamznak, a sokkal közelebbi galaxisok tulajdonságainak alapul vételével. Ami a háttérgalaxist illeti, a lencsézés egyfajta természetes teleszkópként felerősíti a fényét, így adott esetben egy olyan égitest tanulmányozására is lehetőséget nyújt, amilyet halványsága miatt a csillagászok közvetlenül nem tudnának megfigyelni.

A mostani esetben az előtérben látható – a képen középen, a kiterjedt galaxis csillagaitól származó fény levonásával, csak a magjával jelölt – galaxisból is 9,4 milliárd évre volt szüksége a fénynek, hogy eljusson hozzánk. A rekordon túl az eset érdekessége, hogy a lencsézett galaxis egy viszonylag kicsi, rendkívül fiatal, heves csillagkeletkezést mutató galaxis. Amikor a most felfogott fénye elindult, még csak 10-40 millió éves lehetett ez a törpegalaxis. Tömege csupán 100 milliószorosa lehetett a Nap tömegének.

Az ilyen gravitációs lencsének a számítások szerint nagyon ritkáknak, szinte lehetetleneknek kell lennie. A felfedezést bejelentő kutatócsoportnak vagy hihetetlenül nagy szerencséje volt, vagy inkább eddig alábecsültük a korai világegyetemben levő fiatal, kis tömegű galaxisok számát. Könnyen meglehet, hogy ezután át kell értékelni a galaxisok fejlődéséről alkotott modelleket. A kutatók, akik nem szisztematikusan keresték, csak adataik közt váratlanul találták a különleges gravitációs lencsét, az Astrophysical Journal Letters folyóiratban jelentetik meg lencsét bemutató publikációjukat .