Een van de voorspellingen van Einsteins voorspellingen vanuit algemene relativiteitstheorie was dat de zwaartekracht de ruimte zelf zou kunnen vervormen en mogelijk als een lens zou kunnen werken. In 1979 werd dit effect op veel grotere afstanden ontdekt toen astronomen ontdekten dat het het beeld van een verre quasar vervormde, waardoor er één als twee verscheen. Sindsdien zijn er verschillende andere gevallen ontdekt, maar deze gevallen van zwaartekrachtlensing blijken moeilijk te vinden. Zoekopdrachten voor hen hebben een laag slagingspercentage gehad, waarbij minder dan 10% van de kandidaten wordt bevestigd als zwaartekrachtlenzen. Maar een nieuwe methode met behulp van gegevens van Herschel kan astronomen helpen om veel meer van deze zeldzame gebeurtenissen te ontdekken.
De Herschel-telescoop is een van de vele ruimtetelescopen die momenteel in gebruik is en verkent het deel van het spectrum van het verre infrarood tot het submillimeter-regime. Een deel van zijn missie is om een groot overzicht van de lucht te produceren, resulterend in het Herschel ATLAS-project dat diepe beelden zal maken van meer dan 550 vierkante graden van de lucht.
Hoewel Herschel dit deel van het elektromagnetische spectrum veel gedetailleerder onderzoekt dan zijn voorgangers, is er in veel opzichten niet veel te zien. Sterren zenden maar heel zwak uit in dit bereik. De meest veelbelovende doelen zijn warm gas en stof die beter uitstoten, maar ook veel diffuser zijn. Maar door deze combinatie van feiten kan Herschel mogelijk nieuwe lenzen ontdekken met een verbeterde efficiëntie.
De reden is dat hoewel sterrenstelsels in dit regime in het moderne universum geen sterke emissie hebben, oude sterrenstelsels veel meer hebben verspreid sinds de eerste 4 miljard jaar. In die tijd werden veel sterrenstelsels gedomineerd door stof dat werd verwarmd door stervorming. Maar vanwege hun afstand ook zij zou moeten wees flauw ... Tenzij een zwaartekrachtlens in de weg zit. Het is dus waarschijnlijk dat de meeste kleine, puntachtige bronnen in de ALTAS-collectie lensstelsels zijn. Dr. Mattia Negrello, van de Open Universiteit en hoofdonderzoeker van de studie, legt uit: “De grote doorbraak is dat we hebben ontdekt dat veel van de helderste bronnen door lenzen worden vergroot, wat betekent dat we niet langer hoeven te vertrouwen op de eerder inefficiënte methoden om lenzen te vinden die worden gebruikt bij zichtbare en radiogolflengten. ”
 |
| Deze panelen tonen een zoom van een van de lenzen, met afbeeldingen in hoge resolutie van Keck (optisch licht, blauw) en de submillimeter Array (sub-millimeter licht, rood). Afbeeldingscredits: ESA / NASA / JPL-Caltech / Keck / SMA |
Deze nieuwe techniek heeft al minstens vijf sterke kandidaten opgeleverd. Een paper, dat in de huidige uitgave van Wetenschap bespreekt ze. Elk van hen ontving vervolgwaarnemingen van de Z-Spec-spectrometer van het California Institute of Technology Submillimeter Observatory. De verste van deze objecten, gelabeld als ID81, vertoonde een prominente IR-spectraallijn met een roodverschuiving van 3.04, wat hem op een afstand van 11,5 miljard lichtjaren plaatste. Bovendien toonde elk systeem het spectrale profiel van het voorgrondstelsel, wat aantoont dat het gecombineerde licht dat werd ontvangen inderdaad twee sterrenstelsels was en dat de heldere component een zwaartekrachtlens was.
Deze methode van het gebruik van zwaartekrachtlenzen stelt het Herschel-team in staat verre sterrenstelsels in detail te onderzoeken die nog nooit eerder zijn bereikt. Zoals bij alle telescopen, resulteren langere waarnemingsgolflengten in een lagere resolutie, wat betekent dat Herschel, zelfs als een van de verre systemen in afzonderlijke delen zou worden opgedeeld, deze niet zou kunnen oplossen. Maar het feit dat we ze überhaupt kunnen zien, betekent dat hun spectrale handtekeningen van de sterrenstelsels als geheel nog kunnen worden bestudeerd. Bovendien, zoals professor Steve Eales van Cardiff University en de andere leider van het onderzoek opmerkte: "We kunnen deze techniek ook gebruiken om de lenzen zelf te bestuderen." Dit potentieel om de massa van de nabijgelegen sterrenstelsels te verkennen, kan astronomen helpen om de raadselachtige donkere materie te begrijpen en te beperken die ~ 80% van de massa in ons universum uitmaakt.
Dr. Loretta Dunne van de universiteit van Nottingham en mede-leider van de Herschel-ATLAS-enquête voegt toe: "Wat we tot nu toe hebben gezien, is slechts het topje van de ijsberg. Om deze zeldzame gebeurtenissen op te sporen zijn wide area surveys essentieel en aangezien Herschel tot nu toe slechts een dertigste van het hele Herschel-ATLAS-gebied heeft bestreken, verwachten we honderden lenzen te ontdekken zodra we alle gegevens hebben. Eenmaal gevonden, kunnen we het vroege heelal op dezelfde fysieke schaal onderzoeken als in de naastgelegen sterrenstelsels. '
