Credito immagine: SDSS
La lente gravitazionale si verifica quando la luce di un oggetto distante, come un quasar, è distorta dalla gravità di un oggetto più vicino. Gli astronomi hanno scoperto proprio una lente del genere, dove le distorsioni sono così grandi, che devono essere causate da una quantità significativa di materia oscura - il materiale visibile da solo non potrebbe essere responsabile. La materia oscura è predetta dalla sua influenza gravitazionale sulle galassie e sulle stelle nell'Universo, ma finora gli astronomi non sono davvero sicuri di cosa si tratti; se è solo una materia normale che è troppo fredda per essere vista dalla Terra, o una specie di particella esotica.
Gli scienziati di Sloan Digital Sky Survey hanno scoperto un quasar con lente gravitazionale con la più grande separazione mai registrata e, contrariamente alle aspettative, hanno scoperto che quattro dei quasar più distanti e luminosi conosciuti non sono dotati di lente gravitazionale.
La teoria della relatività generale di Albert Einstein prevede che l'attrazione gravitazionale di un corpo massiccio possa agire come una lente, piegando e distorcendo la luce di un oggetto distante. Una massiccia struttura a metà strada tra un lontano quasar e la Terra può "illuminare" la luce di un quasar, rendendo l'immagine sostanzialmente più luminosa e producendo diverse immagini di un oggetto.
In un articolo pubblicato nell'edizione del 18/25 dicembre della rivista NATURE, un team di Sloan Digital Sky Survey (SDSS) guidato dagli studenti universitari Naohisa Inada e Masamune Oguri riferisce che quattro quasar nelle immediate vicinanze sono, in effetti, la luce da un quasar diviso in quattro immagini mediante lente gravitazionale.
Più di 80 quasar con lente gravitazionale sono stati scoperti da quando il primo esempio è stato trovato nel 1979. Una dozzina di quasar con lente catalogata sono scoperte SDSS, di cui la metà sono il risultato del lavoro di Inada e del suo team.
Ma ciò che rende questa scoperta così drammatica è che la separazione tra le quattro immagini è doppia rispetto a quella di qualsiasi quasar con lente gravitazionale precedentemente noto. Fino alla scoperta di questo quasar con lente quadrupla, la più grande separazione conosciuta in un quasar con lente gravitazionale era di 7 secondi d'arco. Il quasar trovato dal team SDSS risiede nella costellazione del Leone minore; consiste di quattro immagini separate da 14,62 secondi d'arco.
Per produrre una separazione così ampia, la concentrazione della materia che dà origine al cristallino deve essere particolarmente elevata. C'è un gruppo di galassie in primo piano di questa lente gravitazionale; la materia oscura associata al cluster deve essere responsabile di una grande separazione senza precedenti.
"Ulteriori osservazioni ottenute sul telescopio Subaru da 8,2 metri e sul telescopio Keck hanno confermato che questo sistema è davvero una lente gravitazionale", spiega Inada. "Si prevede che i quasar così suddivisi per lente gravitazionale siano molto rari e quindi possono essere scoperti solo in sondaggi molto grandi come l'SDSS."
Oguri ha aggiunto: “La scoperta di una tale lente gravitazionale così ampia su oltre 30.000 quasar SDSS finora esaminati è perfettamente coerente con le aspettative teoriche di modelli in cui l'universo è dominato dalla fredda materia oscura. Ciò offre ulteriori prove per tali modelli. " (La materia oscura fredda, a differenza della materia oscura calda, forma grumi stretti, il tipo che causa questo tipo di lente gravitazionale.)
"La lente gravitazionale che abbiamo scoperto fornirà un laboratorio ideale per esplorare la relazione tra oggetti visibili e materia oscura invisibile nell'universo", ha spiegato Oguri.
In un secondo articolo che sarà pubblicato sull'Astronomical Journal nel marzo 2004, un team guidato da Gordon Richards dell'Università di Princeton ha utilizzato l'alta risoluzione del telescopio spaziale Hubble per esaminare quattro dei quasar noti più distanti scoperti dall'SDSS per segni di lenti gravitazionali .
Guardare a grandi distanze in astronomia è guardare indietro nel tempo. Questi quasar sono visti in un momento in cui l'universo era meno del 10 percento della sua era attuale. Questi quasar sono tremendamente luminosi e si pensa che siano alimentati da enormi buchi neri con masse diverse miliardi di volte quella del Sole. I ricercatori hanno affermato che è un vero mistero come si siano formati così enormi buchi neri così presto nell'universo. Tuttavia, se questi oggetti fossero dotati di lenti gravitazionali, i ricercatori SDSS deducerebbero luminosità sostanzialmente più piccole e quindi masse di buco nero, rendendo più semplice spiegare la loro formazione.
“Quanto più distante è un quasar, tanto più probabile è una galassia tra esso e lo spettatore. Questo è il motivo per cui ci aspettavamo che i quasar più distanti fossero messi a fuoco ”, ha spiegato il ricercatore SDSS Xiaohui Fan dell'Università dell'Arizona. Tuttavia, contrariamente alle aspettative, nessuno dei quattro mostra alcun segno di immagini multiple che è il segno distintivo dell'obiettivo.
“Solo una piccola parte dei quasar ha una lente gravitazionale. Tuttavia, i quasar così luminosi sono molto rari nell'universo distante. Poiché il lensing fa apparire i quasar più luminosi e quindi più facili da rilevare, ci aspettavamo che i nostri quasar distanti fossero quelli con più probabilità di essere sottoposti a lenti ”, ha suggerito il membro del team Zoltan Haiman della Columbia University.
"Il fatto che questi quasar non abbiano obiettivi dice che gli astronomi devono prendere sul serio l'idea che i quasar pochi miliardi di volte la massa del Sole si sia formata meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang", ha affermato Richards. "Ora stiamo cercando altri esempi di quasar ad alto redshift nell'SDSS per offrire ai teorici ancora più buchi neri supermassicci da spiegare".
Fonte originale: comunicato stampa SDSS
