A volte c'è un allineamento casuale - lontano nell'universo, in cui gli oggetti sono separati da distanze inimmaginabili misurate in miliardi di anni luce - quando un ammasso di galassie in primo piano interseca la luce da un oggetto ancora più distante. La congiunzione riproduce trucchi visivi, in cui l'ammasso di galassie si comporta come una lente, sembrando ingrandire e piegare la luce lontana.
Il raro allineamento cosmico può rendere visibile l'universo distante. Ora, gli astronomi si sono imbattuti in una sorpresa: hanno già individuato la lente d'ingrandimento cosmica più distante.
Vista sopra come appariva 9,6 miliardi di anni fa, questa galassia ellittica mostruosa infrange il precedente detentore del record di 200 milioni di anni luce. Piega, distorce e ingrandisce la lontana galassia a spirale, la cui luce ha impiegato 10,7 miliardi di anni per raggiungere la Terra.
"Quando guardi più di 9 miliardi di anni fa nell'universo primordiale, non ti aspetti di trovare questo tipo di lente galassia-galassia", ha detto il ricercatore capo Kim-Vy Tran della Texas A&M University in un comunicato stampa di Hubble.
“Immagina di tenere una lente d'ingrandimento vicino a te e poi spostarla molto più lontano. Quando guardi attraverso una lente d'ingrandimento tenuta alla distanza di un braccio, le possibilità che vedrai un oggetto ingrandito sono alte. Ma se sposti la lente d'ingrandimento attraverso la stanza, le tue possibilità di vedere la lente d'ingrandimento quasi perfettamente allineata con un altro oggetto al di là di essa diminuiscono. "
Il team stava studiando la formazione stellare nei dati raccolti dall'Osservatorio W. M. Keck alle Hawaii, quando si sono imbattuti in un forte rilevamento di idrogeno gassoso caldo che sembrava sorgere da una galassia ellittica massiccia e luminosa. La squadra è sembrata strana. L'idrogeno caldo è un chiaro segno di nascita di una stella, ma è stato rilevato in una galassia che sembrava troppo vecchia per formare nuove stelle.
"Sono stato molto sorpreso e preoccupato", ha ricordato Tran. "Pensavo che avessimo commesso un grave errore con le nostre osservazioni."
Così Tran ha scavato attraverso le immagini archiviate di Hubble, che hanno rivelato un oggetto blu macchiato accanto all'ellittica più grande. Era la chiara firma di una lente gravitazionale.
"Abbiamo scoperto che la luce proveniente dalla galassia a lente e dalla galassia di fondo si fondeva nei dati terrestri, il che ci stava confondendo", ha affermato la coautrice Ivelina Momcheva della Yale University. "I dati spettroscopici di Keck suggerivano che stava succedendo qualcosa di interessante qui, ma solo con la spettroscopia ad alta risoluzione di Hubble siamo stati in grado di separare la galassia con lente dalla galassia di fondo più distante e determinare che i due erano a distanze diverse. I dati di Hubble hanno anche rivelato l'aspetto rivelatore del sistema, con la lente in primo piano al centro, affiancata da un arco luminoso su un lato e una leggera sfumatura sull'altro - entrambe immagini distorte della galassia di sfondo. Avevamo bisogno della combinazione di imaging e spettroscopia per risolvere il puzzle. "
Misurando l'intensità della luce della galassia di fondo, il team è stato in grado di misurare la massa totale della galassia gigante. Tutto sommato, pesa 180 miliardi di volte in più rispetto al nostro Sole. Anche se questo può sembrare grande, in realtà pesa quattro volte meno della galassia della Via Lattea.
"Ci sono centinaia di galassie di lenti che conosciamo, ma quasi tutte sono relativamente vicine, in termini cosmici", ha detto l'autore principale Kenneth Wong dell'Accademia di astronomia e astrofisica. “Trovare un obiettivo più lontano di questo è una scoperta molto speciale perché possiamo conoscere il contenuto di materia oscura delle galassie in un lontano passato. Confrontando la nostra analisi di questa galassia di lenti con le lenti più vicine, possiamo iniziare a capire come si è evoluto il contenuto di materia oscura nel tempo. ”
È interessante notare che la galassia a lente è sottopeso in termini di contenuto di materia oscura. In passato, gli astronomi hanno ipotizzato che la materia oscura e la materia normale si accumulino ugualmente in una galassia nel tempo. Ma questa galassia suggerisce che non è così.
I risultati del team sono apparsi nel numero del 10 luglio di The Astrophysical Journal Letters ed è disponibile online.
