Kütleçekimsel Mercekleme ve Kuasarlar: Yeni Yöntem Galaksi Kütlesini 3 Kat Daha Hassas Ölçüyor

Kütleçekimsel Mercekleme ve Kuasarlar: Yeni Yöntem Galaksi Kütlesini 3 Kat Daha Hassas Ölçüyor
Kütleçekimsel Mercekleme ve Kuasarlar: Yeni Yöntem Galaksi Kütlesini 3 Kat Daha Hassas Ölçüyor
Quasar Deep Space

Çekimsel merceklemeyi kullanan EPFL araştırmacıları, kuasar ana gökada kütlesini ölçme hassasiyetini geliştirerek erken evren gökada evrimi ve kara delik oluşumu hakkında daha derin bilgiler sağladı.

Bir grup EPFL’den bilim adamlarının yüzde 30’u, bir kuasar barındıran bir galaksinin kütlesini doğru bir şekilde tahmin etmek ve kozmik zaman boyunca evrimini izlemek için mevcut tüm tekniklerden yaklaşık üç kat daha üstün bir kesinlik elde ederek güçlü kütleçekimsel merceklenme fenomeninden yararlanmaya yönelik bir yöntem keşfetti.{4 }

Kuasarlara ev sahipliği yapan galaksilerin kütlesiyle ilgili bu bilgi, galaksi oluşumu ve kara delik büyümesi için modellerin oluşturulmasına yardımcı olarak erken evrendeki galaksi evrimini anlamamıza katkıda bulunur. Bulgular yakın zamanda Nature Astronomy dergisinde yayınlandı.

“Kütleçekimsel mercekleme ile elde edilen benzeri görülmemiş kesinlik ve doğruluk, geleneksel tekniklerin kesinlikten yoksun olduğu ve etkilenmeye açık olduğu uzak Evren’de sağlam kütle tahminleri elde etmek için yeni bir yol sağlıyor. önyargılar,” diyor çalışmanın kıdemli yazarı EPFL astrofizikçisi Frédéric Courbin.

“Geçmişte ev sahibi gökadaların kütleleri ölçülmüştü, ancak yerçekimsel mercekleme sayesinde ölçüm ilk kez bu kadar bu kadar ölçülüyor Uzak Evrendeki kesinlik,” diye açıklıyor çalışmanın baş yazarı ve şu anda bir SNF hibesi ile Stanford Üniversitesi’nde bulunan Martin Millon.

Kütleçekimsel mercekleme ve kuasarları birleştirmek

Bir kuasar, evrenin parlak bir tezahürüdür. ev sahibi bir galaksinin merkezinde oturan, çevreleyen maddeyi biriktiren süper kütleli bir kara delik. Bir kuasarın ev sahibi galaksisinin ne kadar ağır olduğunu ölçmek genellikle zordur çünkü kuasarlar çok uzaktaki nesnelerdir ve ayrıca o kadar parlaktırlar ki çevresindeki her şeyi gölgede bırakırlar.

Kütle çekimsel mercekleme, gökadanın kütlesini hesaplamamızı sağlar. mercekleme nesnesi. Einstein’ın yerçekimi teorisi sayesinde, gece gökyüzünün ön planındaki büyük kütleli nesnelerin – yerçekimi merceğinin – arka plan nesnelerinden gelen ışığı nasıl bükebileceğini biliyoruz. Sonuçta, aslında arka plandaki nesnenin ışığının yerçekimi merceği tarafından bozulması olan garip ışık halkaları ortaya çıkar.

SDSS J0919+2720

SDSS J0919+2720. Kaynak: NASA, ESA ve F. Courbin (EPFL, İsviçre)

Courbin, on yıldan uzun bir süre önce bisikletle Sauverny Gözlemevi’ne giderken, kuasarlar ve yerçekimini birleştirebileceğini fark etti. mercekleme – bir kuasarın ana galaksisinin kütlesini ölçmek için. Bunun için, bir galakside yerçekimi merceği görevi de gören bir kuasar bulması gerekiyordu.

Şimdiye kadar gözlemlenen bir avuç kütleçekimsel mercek kuasar

Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması (SDSS) veritabanı yerçekimsel mercekleme kuasar adaylarını aramak için harika bir yerdi ama emin olmak için Courbin’in mercek halkalarını görmesi gerekiyordu. 2010 yılında, o ve meslektaşları, 3’ü merceklenme gösteren 4 adayı gözlemlemek için Hubble Uzay Teleskobu’nda görevlendirdi. Üçünden biri, karakteristik kütleçekimsel mercek halkaları nedeniyle göze çarpıyordu: SDSS J0919+2720.

SDSS J0919+2720’nin HST görüntüsü ön planda her birinin hareket ettiği iki parlak nesne gösterir Courbin, yerçekimsel bir mercek olarak “muhtemelen birleşme sürecindeki iki gökada” diye açıklıyor. Soldaki, gözlemlenemeyecek kadar loş bir ana galaksinin içindeki parlak bir kuasar. Sağdaki parlak nesne, ana çekim merceği olan başka bir gökadadır. En soldaki soluk bir nesne, eşlik eden bir gökadadır. Karakteristik halkalar, arka plandaki bir gökadadan gelen deforme olmuş ışıktır.

Yardım için hesaplamalı mercek modellemesi

SDSS J0919+2720’de yerçekimiyle merceklenmiş halkaları dikkatli bir şekilde analiz ederek, kütleyi belirlemek mümkündür iki parlak nesnenin… prensip olarak. Şu anda Münih Teknik Üniversitesi’nde (TUM) bulunan ve yine bir SNF hibesi alan ortak yazar Aymeric Galan’ın yakın zamanda geliştirdiği dalgacık tabanlı mercek modelleme tekniği olmasaydı, çeşitli nesnelerin kütlelerini çözmek imkansız olurdu.

“Astrofizikteki en büyük zorluklardan biri, süper kütleli bir kara deliğin nasıl oluştuğunu anlamaktır” diye açıklıyor Galan. “Kütlesini, ev sahibi galaksisiyle nasıl karşılaştırıldığını ve kozmik zamanlarda nasıl geliştiğini bilmek, belirli oluşum teorilerini bir kenara atmamıza veya doğrulamamıza olanak sağlayan şeylerdir.”

“Yerel Evrende, bunu en çok gözlemliyoruz. büyük kütleli galaksiler aynı zamanda merkezlerinde en büyük kara deliklere ev sahipliği yapar. Bu, galaksilerin büyümesinin, merkezi kara delikler tarafından yayılan ve galaksiye enjekte edilen enerji miktarı tarafından düzenlendiğini önerebilir. Ancak bu teoriyi test etmek için bu etkileşimleri yalnızca yerel olarak değil, uzak Evren’de de incelememiz gerekiyor”, diye açıklıyor Millon.

Kütleçekimsel merceklenme olayları çok nadirdir ve bin galaksiden biri bu fenomeni açığa çıkarır. . Kuasarlar yaklaşık olarak her bin galakside görüldüğünden, mercek görevi gören bir kuasar milyonda birdir. Bilim adamları, bu yaz bir Falcon-9 SpaceX roketiyle fırlatılacak olan ESA-NASA görevi Öklid ile bu mercekleme kuasarlarından yüzlercesini tespit etmeyi bekliyorlar.

Referans: “Görüntünün sondası olarak AGN’ler tarafından güçlü kütleçekimsel mercekleme uzak Evrendeki kuasar-ev sahibi ilişkileri” yazan Martin Millon, Frédéric Courbin, Aymeric Galan, Dominique Sluse, Xuheng Ding, Malte Tewes ve S. G. Djorgovski, 1 Haziran 2023, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550- 023-01982-2