2015.04.10. - Gyönyörű Einstein-gyűrűt rögzített az ALMA

Az ALMA antennarendszer által eddig rögzített legjobb felbontású felvételen egy távoli galaxis képe csodálatos Einstein-gyűrűt formáz egy háromszor közelebbi csillagváros gravitációslencse-hatásának köszönhetően.

Két távoli galaxis szerencsés "együttállásának" köszönhetően a feltűnő gyűrű ritka és ékes megnyilvánulása az Albert Einstein általános relativitáselmélete által megjósolt gravitációslencse-hatásnak. A jelenség akkor következik be, ha egy nagy tömegű, távoli galaxis vagy galaxishalmaz elhajlítja a még távolabb, mögötte elhelyezkedő galaxis által kibocsátott fénysugarakat, aminek következtében az optikai lencsék képalkotásához hasonlóan a leképezett objektum nagyított, de torzított képe áll elő. A konkrét esetben az SDP.81 jelű galaxis, az előtérgalaxis és a Föld olyan pontossággal fekszenek egy egyenes mentén, hogy a leképezett galaxis majdnem egy teljes Einstein-gyűrűt formáz a Földről nézve.

A Herschel infravörös űrtávcső által felfedezett SDP.81 távolsága közel 12 milliárd fényév, így abban az állapotában láthatjuk, amikor az univerzum kora mindössze 15 százaléka volt a mostaninak. Az galaxisban intenzív csillagkeletkezési folyamatok zajlanak. A leképező nagy tömegű előtérgalaxis hozzá képest viszonylag közel van, távolsága mintegy 4 milliárd fényév. Catherine Valakis, az ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) munkatársának magyarázata szerint a gravitációs lencsézés az univerzum nagyon távoli és így fiatal részei tanulmányozásának rendkívül hatékony eszköze, mivel még a legjobb távcsöveink teljesítményét is jelentősen javítja. Az ALMA kitűnő felbontású és részletességű felvételei alapján a kutatók a gyűrűvé torzított képből kifinomult számítógépes programokkal rekonstruálni tudják majd a távoli galaxis valódi alakját és belső mozgásait, sokkal tisztább képet szolgáltatva róla, mint korábban.

Az SDP.81 galaxis gravitációsan lencsézett kompozit képe. A fényes, narancsszínű központi gyűrű (az ALMA legnagyobb felbontású felvétele) a távoli galaxisban található por eloszlását tárja fel. A gyűrű környező, kisebb felbontású részei a szén-monoxid emisszióját mutatják a milliméteres hullámhosszon. A kék színnel jelzett diffúz sugárzás a közbeeső leképező galaxis Hubble-űrteleszkóp által rögzített képe.
[ALMA (NRAO/ESO/NAOJ); B. Saxton NRAO/AUI/NSF; NASA/ESA Hubble, T. Hunter (NRAO)]

Az SDP.81 felvételeit 2014 októberében rögzítették az ALMA Long Baseline Campaign programjának keretében, amelynek fő célja az antenna-rendszer tesztelése és annak ellenőrzése volt, hogy mekkora felbontás érhető el a rendszer elemeinek legnagyobb szeparációja, 15 km esetén. (A kampány további célpontjai a HL Tau protoplanetáris korongja, a Juno kisbolygó, a Mira Ceti és a 3C 138 jelű kvazár voltak.) Az SDP.81 legnagyobb felbontású képét a távoli galaxist kitöltő por által kibocsátott viszonylag nagy intenzitású sugárzás detektálásával rögzítették. A képen jól definiált ívek láthatók olyan elrendezésben, amely egy közel teljes és kör alakú gyűrűre utal. Kicsit kisebb felbontású felvételek, amelyek a szén-monoxid és vízmolekulák halvány nyomait észlelve készültek, segítenek teljessé tenni a képet, fontos részleteket feltárva a távoli galaxisról.

Bár az SDP.81 esetében a gravitáció és a fény érdekes összjátékának eredményét más műszerekkel is tanulmányozták már korábban, például a Submillimeter Array antenna-rendszerrel és a Plateau de Bure interferométerrel a rádió-, valamint a Hubble-űrtávcsővel a látható tartományban, de egyikkel sem sikerült a gyűrűszerkezetről olyan részletességű képet rögzíteni, mint az ALMA-val. A felvétel készítésekor a rendszer maximális felbontása 23 milliívmásodperc volt. Ekkora lenne a szögátmérője egy, az Eiffel-torony tetején elhelyezett kosárlabdának az Empire State Building kilátóteraszáról nézve.

Az ALMA igazgatója, Pierre Cox szerint a rendszer nagy felbontása és érzékenysége lehetővé teszi a korai univerzum egyébként láthatatlan részleteinek feltárását. Az eredmény új távlatokat nyit a csillagászatban és bizonyítja, hogy az ALMA valóban beváltja a hozzá fűzött reményeket.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal Letters c. folyóiratban fog megjelenni.

Forrás:

• ScienceDaily 2015.04.07.