Zwaartekrachtlensing - een fenomeen dat uit de algemene relativiteitstheorie van Einstein valt - is vele malen waargenomen, wat fantastische beelden oplevert van ringen, bogen en kruisen die zijn samengesteld uit enorme sterrenstelsels die lichtjaren verwijderd zijn. Terwijl het licht van een achtergrondobject door de zwaartekracht om een voorgrondobject wordt gebogen, worden vanuit ons gezichtspunt meerdere, vergrote afbeeldingen van het achtergrondobject geproduceerd.
Voor het eerst is aangetoond dat een quasar (quasi-stellair object) een melkwegstelsel erachter gravitationeel lens. Er zijn ongeveer honderd gevallen van zwaartekrachtlenzen gevonden die bestaan uit een voorgrondstelsel en een achtergrondquasar, maar dit is de allereerste keer dat het tegenovergestelde het geval is; dat wil zeggen, een quasar die het licht van een achtergrondstelsel eromheen buigt om een meervoudig beeld van dat sterrenstelsel te creëren.
Men denkt dat quasars het resultaat zijn van een superzwaar zwart gat in het midden van een sterrenstelsel dat probeert alle materie die het omringt op te slokken. Naarmate de materie zich opstapelt naarmate het dichter bij het zwarte gat komt, warmt het op als gevolg van wrijving en begint het licht uit te zenden over het elektromagnetische spectrum. Het licht van een quasar kan een heel sterrenstelsel overtreffen, waardoor het moeilijk is om het licht van een achtergrondstelsel te scheiden van de overweldigende schittering van de quasar zelf.
Om deze eerste detectie te doen (er zullen er zeker nog vele volgen), gebruikten astronomen van het EPFL's Laboratory of Astrophysics in samenwerking met Caltech gegevens van de Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Ze analyseerden 22.298 quasars uit de SDSS Data Release 7-catalogus en zochten naar afbeeldingen met een sterk roodverschoven emissiespectra. Volgens de krant die de resultaten aankondigt: "In deze spectra zoeken we naar emissielijnen die zijn verschoven buiten de roodverschuiving van de [quasar]."
Met andere woorden, een quasar die een melkwegstelsel op de achtergrond lenseert, zal een hogere roodverschuiving vertonen dan een die geen achtergrondmelkwegstelsel lenseert, aangezien het licht van de melkweg en de quasar worden gecombineerd in de SDSS-gegevens. Dus werden quasars met een verwachte roodverschuiving weggegooid en een statistische analyse van quasars met emissielijnen die een zwaartekrachtlens zouden kunnen nabootsen, elimineerde veel meer van de objecten. Hierdoor bleven ongeveer 14 objecten van de 22.298 geanalyseerd als potentiële kandidaten. Van deze 14 heeft het team er een geselecteerd om vervolgwaarnemingen op uit te voeren, genaamd SDSS J0013 + 1523.
SDSS J0013 + 1523 ligt op ongeveer 1,6 miljard lichtjaar afstand en is een lens aan het bestuderen die een sterrenstelsel is dat ongeveer 7,5 miljard lichtjaar verwijderd is van de aarde. Met behulp van de Keck II-telescoop konden ze bevestigen dat SDSS J0013 + 1523 inderdaad het licht van een erachter gelegen melkwegstelsel lensde. Hubble-afbeeldingen van de ontdekking zijn in de maak.
Hier is een video gemaakt door de EPFL waarin de resultaten worden beschreven.
Wat belangrijk is aan deze ontdekking - naast het nieuwe aspect van een quasar die als lens fungeert - is dat onderzoekers hierdoor hun begrip van quasars beter kunnen verfijnen. Wanneer licht om een object wordt gebogen, buigt het vanwege de zwaartekracht en is de zwaartekracht het gevolg van massa. Dus iets dat erg massief is, zal als een sterkere lens werken dan iets dat klein is, en de massa van het object dat al het lenswerk doet - in dit geval de quasar op de voorgrond - kan worden bepaald.
Hun resultaten zijn gepubliceerd in een brief aan Astronomie en astrofysica op 16 juli. Het originele papier ligt hier ter inzage.
Bron: Eurekalert hier en hier, Arxiv paper hier
