Credito d'immagine: Hubble
Sono noti molti esempi in cui una galassia funge da lente gravitazionale, producendo più immagini sul cielo di un oggetto più distante come un quasar luminoso nascosto dietro di esso. Ma c'è un mistero persistente da oltre 20 anni: la teoria generale della relatività di Einstein prevede che ci dovrebbe essere un numero dispari di immagini, eppure quasi tutti gli obiettivi osservati hanno solo 2 o 4 immagini conosciute. Ora, l'astronomo Joshua Winn del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) e due ex colleghi della CfA, David Rusin (ora dell'Università della Pennsylvania) e Christopher Kochanek (The Ohio State University), hanno identificato una terza immagine centrale di un quasar con lenti. Le osservazioni radio del sistema noto come PMN J1632-0033 nella costellazione di Ofiuco hanno scoperto una debole immagine centrale, che può essere utilizzata per studiare le proprietà della galassia a lente e il buco nero supermassiccio che dovrebbe trovarsi al centro.
“Trovare questa immagine centrale è interessante a sé stante, ma è ancora più importante per ciò che può dirci sulla galassia a lente. Questo ci offre un nuovo strumento per studiare galassie così lontane che, anche per il telescopio spaziale Hubble, sono solo lievi sbavature ", ha detto Winn.
I quasar sono oggetti estremamente distanti e luminosi che si ritiene siano alimentati da buchi neri supermassicci. Brillano brillantemente convertendo l'energia gravitazionale della materia che cade nel buco nero in luce e altri tipi di radiazione, come le onde radio.
Nella lente gravitazionale, i raggi di luce di un quasar che passano vicino a una galassia sono piegati dal campo gravitazionale della galassia, proprio come sarebbero piegati quando passavano attraverso una lente di vetro. Più denso è il centro di una galassia e più forte è la sua gravità, più debole sarà l'immagine centrale. Tuttavia questa immagine centrale, la cui luce è passata più vicino al centro della galassia a lente, può dirci molto sul nucleo di quella galassia. Questa opportunità rende particolarmente desiderabile trovare immagini così centrali.
Nel sistema PMN J1632-0033, un quasar radio-forte a redshift z = 3,42 (una distanza di circa 11,5 miliardi di anni luce) viene riflesso da una galassia ellittica a redshift z ~ 1 (a circa 8 miliardi di anni luce di distanza) . Si sapeva che esistevano due immagini del quasar e si sospettava che una terza, molto debole sorgente radio fosse l'immagine centrale. Tuttavia, quella terza fonte era proprio in cima alla galassia a lente, e quindi avrebbe potuto essere intrinseca alla galassia a lente stessa.
Osservando il "colore" o lo spettro della radio di tutte e tre le immagini usando la matrice molto grande della National Science Foundation e la matrice di base molto lunga, Winn e i suoi colleghi hanno fornito prove convincenti che la terza fonte è effettivamente l'immagine centrale del quasar. Il suo spettro è essenzialmente identico alle altre due immagini, ad eccezione delle basse frequenze in cui parte della radio energia è stata assorbita dalla galassia a lente.
La geometria e le proprietà delle tre immagini del quasar ci stanno già raccontando il nucleo della galassia a lente. Ad esempio, il suo buco nero centrale pesa meno di 200 milioni di masse solari. Inoltre, la sua densità superficiale (quantità di materia proiettata contro il piano del cielo) nella posizione dell'immagine centrale è superiore a 20.000 masse solari per parsec quadrato. (Per fare un confronto, la densità superficiale della Via Lattea vicino al nostro sole è di circa 50 masse solari per parsec quadrato.) Entrambe le figure per la galassia a lente concordano con le aspettative basate su osservazioni dettagliate di galassie centinaia di volte più vicine alla Terra.
“Quasi tutte le nostre conoscenze sui centri delle galassie provengono dallo studio di galassie molto vicine. La cosa straordinaria delle immagini centrali è che puoi ottenere informazioni simili sui nuclei delle galassie centinaia di volte più lontano e miliardi di anni più giovani delle nostre galassie vicine ", ha detto Winn.
Questa ricerca è disponibile online all'indirizzo http://arxiv.org/abs/astro-ph/0312136 e sarà pubblicata nel numero del 12 febbraio 2004 della rivista Nature.
Con sede a Cambridge, in Massachusetts, l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics è una collaborazione congiunta tra lo Smithsonian Astrophysical Observatory e l'Harvard College Observatory. Gli scienziati della CfA, organizzati in sei divisioni di ricerca, studiano l'origine, l'evoluzione e il destino finale dell'universo.
Fonte originale: Comunicato stampa Harvard CfA
