La gravità ha davvero aggrovigliato la luce da un lontano Quasar

Nel lontano 1979, gli astronomi hanno individuato due quasar quasi identici che sembravano vicini l’uno all’altro nel cielo. Questi cosiddetti “Twin Quasar” sono in realtà immagini separate dello stesso oggetto. Ancora più intrigante: i percorsi di luce che hanno creato ogni immagine hanno viaggiato attraverso diverse parti dell’ammasso. Un percorso ha richiesto un po’ più di tempo dell’altro. Ciò significava che uno sfarfallio in un’immagine del quasar si era verificato 14 mesi dopo nell’altra. La ragione? La distribuzione di massa dell’ammasso formava una lente che distorceva la luce e influiva drasticamente sui due percorsi.

Avanti veloce al 2022. Un team di astronomi dell’Università di Valencia ha riferito del loro studio di un effetto simile con un altro quasar distante. Hanno trascorso quattordici anni a misurare un ritardo ancora più lungo tra più immagini del loro quasar bersaglio. L’ammasso di galassie SDSS J1004+4112 gioca un ruolo nel ritardo. La combinazione di galassie e materia oscura nell’ammasso sta davvero impigliando la luce del quasar mentre lo attraversa. Questo fa sì che la luce percorse diverse traiettorie attraverso la lente gravitazionale. Il risultato è lo stesso strano effetto ritardato.

L’immagine di Hubble dell’SDSS J1004+4112 con annotazioni che mostrano le immagini con lente del quasar distante, più altri oggetti con lente.

“Le quattro immagini del quasar che osserviamo corrispondono in realtà a un singolo quasar la cui luce è curvata verso di noi dal campo gravitazionale dell’ammasso di galassie”, ha affermato José Antonio Muñoz Lozano, professore del Dipartimento di Astronomia e Astrofisica, e direttore dell’Osservatorio Astronomico dell’Università di Valencia. “Poiché la traiettoria seguita dai raggi luminosi per formare ogni immagine è diversa, li osserviamo in diversi istanti di tempo; in questo caso dobbiamo aspettare 6,73 anni perché il segnale che abbiamo osservato nella prima immagine venga riprodotto nella quarta”.

Rimuovi tutti gli annunci su Universe oggi

Unisciti al nostro Patreon per soli $ 3!

Ottieni l’esperienza senza pubblicità per tutta la vita

Lo Sloan Digital Sky Survey ha scoperto per la prima volta il cluster SDSS J1004+4112. Il telescopio spaziale Hubble lo ha ripreso nel 2006. È stata la prima immagine di un singolo quasar con la sua luce divisa in cinque immagini dall’obiettivo.

Una rapida guida grafica all’obiettivo di un Quasar

Le lenti gravitazionali creano un effetto ottico quando la luce passa attraverso una regione dello spazio con una forte influenza gravitazionale.

Una lente gravitazionale crea cinque immagini di un quasar distante, come mostrato in forma di fumetto grafico.
Come la lente gravitazionale fa “deviare” la luce proveniente da un quasar lontano mentre viaggia attraverso un ammasso di galassie. Per gentile concessione di NASA/ESA, K. Sharon (Università di Tel Aviv), E. Ofek (CalTech).

Cosa dicono i ritardi temporali agli astronomi?

Il ritardo osservato offre alcuni indizi interessanti sugli ammassi di lenti di fronte agli astronomi. Gli ammassi di galassie sono sorprendentemente massicci e le più grandi strutture legate gravitazionalmente che conosciamo nell’universo. Alcuni contengono migliaia di galassie. La gravità combinata delle galassie, più la materia oscura mista nell’ammasso può intrappolare la luce di oggetti più distanti mentre passa attraverso o vicino all’ammasso. Si scopre che la massa di tutta la “roba” nel grappolo è distribuita in modo non uniforme. Ciò può influenzare il percorso della luce attraverso l’ammasso.

Quindi, gli astronomi hanno bisogno di tutti i dati che possono ottenere sulla distribuzione della materia in un ammasso. Ciò include la materia oscura. Tutto ciò li aiuta a capire come influisce sul percorso della luce da un quasar lontano. “La misurazione di questi ritardi temporali aiuta a comprendere meglio le proprietà delle galassie e degli ammassi di galassie, la loro massa e la sua distribuzione, oltre a fornire nuovi dati per la stima della costante di Hubble”, ha affermato Lozano.

Comprensione della distribuzione di massa nei cluster di lenti

Oltre alla distribuzione di massa, i dati osservativi aiutano anche a comprendere altre caratteristiche del cluster di lenti, ha affermato Raquel Fores Toribio, una studentessa post-dottorato all’Università. “In particolare, è stato possibile limitare la distribuzione della materia oscura nella regione interna dell’ammasso, poiché l’effetto di lente è sensibile non solo alla materia ordinaria ma anche alla materia oscura”, ha affermato. Ha aggiunto che il calcolo del ritardo temporale consente anche altre scoperte, inclusa la distribuzione di stelle e altri oggetti nell’area dello spazio tra le galassie nell’ammasso. Inoltre, aiuterà gli astronomi a calcolare la dimensione del disco di accrescimento del quasar distante.

Un documento pubblicato di recente descrive l’uso da parte del team di nuove curve di luce per le quattro immagini luminose del sistema di lenti gravitazionali SDSS J1004+4112. Le osservazioni sono avvenute in 14,5 anni al telescopio da 1,2 metri situato presso il Fred Lawrence Whipple Observatory (FLWO, USA), in collaborazione con scienziati della Ohio State University (USA).

Per maggiori informazioni

Il ritardo di tempo più lungo mai misurato tra più immagini di un Quasar

Il ritardo più lungo: una campagna di 14,5 anni per determinare il terzo ritardo nel Lensing Cluster SDSS J1004+4112

Un modello di massa per il Lensing Cluster SDSS J1004+4112: Vincoli dal terzo ritardo

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *