უმძლავრესი გრავიტაცია ერთ გალაქტიკას ცაზე 12 ასლად აჩვენებს
This NASA Hubble Space Telescope photo reveals a cosmic kaleidoscope of a remote galaxy that has been split into a dozen multiple images by the effect of gravitational lensing. Gravitational lensing means that the mass of a foreground galaxy cluster is so large it is bending and magnifying the light from the more distant galaxy behind it. This “funhouse mirror” effect not only stretches the background galaxy image, but also creates multiple images of the same galaxy. The lensing phenomenon produces at least 12 images of the background galaxy, distributed over four major arcs. Three of these arcs are visible in the top right of the image, while one counter arc is visible in the lower left — partially obscured by a bright foreground star within the Milky Way. The galaxy, nicknamed the Sunburst Arc, is almost 11 billion light-years from Earth and has been lensed into multiple images by a massive foreground cluster of galaxies 4.6 billion light-years away. Hubble uses these cosmic magnifying glasses to study objects that would otherwise be too faint and too small for even its extraordinarily sensitive instruments. The Sunburst Arc is no exception, despite being one of the brightest gravitationally lensed galaxies known. The lens makes various images of the Sunburst Arc that are between 10 and 30 times brighter than the background galaxy would normally look. The magnification allows Hubble to view structures as small as 520 light-years across that would be too small to be resolved without the turboboost from the lensing effect. The structures compare reasonably well with star forming regions in nearby galaxies in the local universe, allowing astronomers to make a detailed study of the remote galaxy and its environment. Hubble’s observations show that the Sunburst Arc is a proxy for galaxies which existed at a much earlier time in the history of the universe, perhaps only 150 million years after the Big Bang.
სინათლის ლაქები, რომლებსაც ჰაბლის კოსმოსური ტელესკოპის ამ ფოტოზე ხედავთ, ტელესკოპის ლინზის დასვრის შედეგი არ გეგონოთ. სინამდვილეში ისინი ჩვენგან 11 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე მდებარე გალაქტიკის შუქია, რომელსაც წინა ფონზე არსებული გრავიტაცია ამრუდებს და ამრავლებს.
ეს გახლავთ გალაქტიკა სახელად PSZ1 G311.65-18.48 (ზედმეტსახელად მზის სხივის გალაქტიკა). თქვენ მის 12 ასლს ხედავთ; ამ ფენომენის წყალობით, ასტრონომებს მისი შესწავლა წარმოუდგენელ დეტალებში შეუძლიათ.
როგორც ვიცით, გრავიტაცია ძალიან მიმზიდველია. ის უხილავი და იდუმალი ძალაა, რომელიც სამყაროს კრავს, მასის პროპორციით. რაც უფრო მეტი მასა აქვს ობიექტს, მიტ მეტია მისი გრავიტაცია. ის მხოლოდ ფიზიკურ მატერიას როდი იზიდავს; უმძლავრეს გრავიტაციას შეუძლია, სინათლესაც კი შეუცვალოს მიმართულება.
გალაქტიკურ მასშტაბებში ეს იმას ნიშნავს, რომ ძალიან დიდი გრავიტაციის მქონე რაღაცას, მაგალითად, გალაქტიკათგროვას, შეუძლია გაამრუდოს და გააძლიეროს მის უკან, ძალიან შორს მდებარე რაიმე ობიექტის სინათლე.
ამ ფენომენს გრავიტაციულ ლინზირებას უწოდებენ და მის შესახებ აინშტაინიც პროგნოზირებდა. სწორედ მისი საშუალებით, ასტრონომები რეგულარულად სწავლობენ ადრეული სამყაროს გალაქტიკებს, რომლებიც იმდენად მკრთალია, რომ სხვა შემთხვევაში მათი დანახვა შეუძლებელი იქნებოდა.
ლინზირების ეფექტს შეუძლია გამოსახულება გააოროს, ანუ, შორეული მკრთალი გალაქტიკა რამდენიმე ასლის სახით დაგვანახოს. სწორედ ამ ეფექტს ვხედავთ ზემოთ მოცემულ ფოტოზე, რომელზეც ერთი გალაქტიკის 12 ასლი ჩანს.
ჩვენსა და ამ გალაქტიკას შორის, ჩვენგან 4,6 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე, განლაგებულია მასიური გალაქტიკათგროვა, რომელიც მზის სხივის გალაქტიკის სინათლეს ამრუდებს და ხლეჩს. ჰაბლის ფოტოზე ამ გალაქტიკის სულ მცირე 12 ასლი ჩანს, რომლებიც ოთხ მთავარ თაღად იყოფა — სამი მათგანი ფოტოს მაღლითა მარჯვენა მხარესაა, ერთი კი დაბლითა მარცხენა ნაწილში.
ლინზირების ეფექტის სიძლიერის გამო, მზის სხივის გალაქტიკა ჩვენთვის ცნობილი ერთ-ერთი ყველაზე კაშკაშა ლინზირებული გალაქტიკაა. მისი ზოგიერთი ასლი თავად ნამდვილ გალაქტიკაზე 10-30 ჯერ კაშკაშაა. შედეგად, ასტრონომებს მახასიათებელთა გარჩევა 520 სინათლის წლის სიგანემდე შეუძლიათ.
ჩვენთვის ეს მანძილი შეიძლება ძალიან დიდია, მაგრამ ასეთ სივრცეზე თავისუფლად იშლება ზოგიერთი ვარსკვლავთწარმომქმნელი რეგიონი და ნისლეული. შემდეგ ამ სტრუქტურებს გაცილებით ახალგაზრდა გალაქტიკებში არსებულ ასეთივე ობიექტებს ადარებენ და არკვევენ, როგორ იცვლება გალაქტიკები დროთა განმავლობაში.
ჰაბლის ფოტო ასევე აჩვენებს, რომ მზის სხივის გალაქტიკა სამყაროს ძალიან ადრეული, პირველი გალაქტიკების ანალოგია; საუბარია რეიონიზაციის ეპოქაზე, რომელიც 13,3 – 12,8 მილიარდი წლის წინ იდგა.
დიდი აფეთქებიდან დაახლოებით 300 000 წლის შემდეგ, სამყარო სრულიად გაუმჭვირვალე იყო, ნეიტრალური წყალბადით სავსე. შემდეგ რაღაც მოხდა და წყალბადი იონიზდა, სამყაროც გამჭვირვალე გახდა.
იმ დროის ამბების ხილვა საკმაოდ ძნელია და შესაბამისად, ურთულესია იმ ზუსტი მექანიზმის გარკვევა, რომელსაც ამ ეპოქაში ჰქონდა ადგილი.
ასტრონომთა აზრით, ამ მაგიის ავტორი პირველი ვარსკვლავებისა და გალაქტიკების რადიაცია, მაგრამ არის ერთი პრობლემა — წყალბადის იონიზაციისათვის საჭირო მაღალი ენერგიის რადიაცია გალაქტიკებიდან ისე უნდა გამოქცეულიყო, რომ ვარსკვლავთშორის სივრცეს არ შთაენთქა. აღმოჩნდა, რომ ეს მხოლოდ მცირე ოდენობის გალაქტიკამ შეძლო.
თუმცა, მზის სხივის გალაქტიკა ნამდვილი გასაღებია. როგორც ის აჩვენებს, ნეიტრალურ გარემოში, რომელსაც ბევრი გაზი აქვს, ფოტონთა გარკვეული ნაწილი წვრილი არხებით „ჟონავს“.
რაც უფრო მეტს ვსწავლობთ რეიონიზაციის ეპოქის შესახებ, მით უფრო მეტი დამხმარე ფაქტორი ჩნდება. შეუძლებელია, რომ ამ ეპოქაზე პასუხისმგებელი მხოლოდ ფოტონების გაჟონვის ის გზა იყოს, რასაც მზის სხივის გალაქტიკაში ვხედავთ. თუმცა, შესაძლებელია, რომ ამან უდავოდ მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანა.
კვლევა ჟურნალ Science-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია nasa.gov-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.