Astronomowie mogą wkrótce mieć możliwość jeszcze głębszego wejrzenia w bardzo wczesny Wszechświat i najstarsze znane kwazary. Z pomocą przyjdą tu po raz kolejny soczewki grawitacyjne.
Przez ostatnie dziesięciolecia astronomowie intensywnie polowali na najbardziej odległe z obiektów zwanych kwazarami. Obiekty te po raz pierwszy zidentyfikowano jako wyjątkowo jasne galaktyki wysyłające w kosmos ogromne ilości energii. Z początku nawet nazwano je obiektami gwiazdopodobnymi. Znamy ich już wiele, ale podejrzewa się, że ogromnej większości z kwazarów wciąż nie widzimy. Mogą one jednak skrywać się za znacznie bliżej nas leżącymi, “zwykłymi” galaktykami.
Ze względu na ich ogromną jasność kwazary są często wykorzystywane między innymi jako statystyczne narzędzie do badań nad erą rejonizacji. Miała ona miejsce w niecały miliard lat po Wielkim Wybuchu, kiedy powstało pierwsze pokolenie gwiazd, a następnie galaktyk. Kwazary to w rzeczywistości supermasywne czarne dziury znajdujące się w centrach galaktyk. To także jedne z nielicznych obiektów kosmicznych, które można zobaczyć z bardzo dużych odległości, co czyni je jednymi z niewielu źródeł informacji o bardzo wczesnym Wszechświecie.
Ale nawet odległe kwazary są często zbyt słabe i za dalekie, aby można je było zobaczyć.
Astronomowie mają jednak na to pewien sposób - jest on powszechnie znany jako soczewkowanie grawitacyjne. Silna grawitacja obiektu znajdującego się pomiędzy obserwatorem na Ziemi a znacznie dalej leżącym kwazarem - obiektu takiego jak masywna galaktyka lub gromada galaktyk - wygina wędrujące z daleka światło kwazara, zwiększając przy tym często jego intensywność. Biorąc pod uwagę ogromne odległości dzielące nas od typowych kwazarów, na drodze tego światła powinno być mnóstwo obiektów soczewkujących, które są w stanie powiększać ich dochodzący do nas z daleka obraz.
A to oznacza, że powinniśmy wykrywać wiele kwazarów powiększonych poprzez soczewki grawitacyjne, także tych, które powstały i ewoluowały w epoce rejonizacji. Jednak pierwszy z nich odkryto dopiero w tym roku - i niemal go przy tym przeoczono. Naukowcy podejrzewają jednak, że jest ich więcej, a te długo poszukiwane, odległe źródła światła mieliśmy cały czas przed oczami.
Wczesne kwazary powinny być do siebie dość podobne, więc wiadomo, jakie powinny być mniej więcej ich widoczne barwy. Rozpoznaje się je wstępnie właśnie na ich podstawie, a później potwierdza takie odkrycia z pomocą bardziej czułych teleskopów.
Fabio Pacucci, astronom z Uniwersytetu w Yale, wyjaśnia, kiedy ta metoda działa dobrze, a kiedy nas zawodzi. Jest on głównym autorem nowego artykułu na temat brakujących kwazarów. Pracował także nad odkryciem pierwszego odległego kwazara znalezionego dzięki zjawisku soczewkowania. Naukowiec uważa, że został on z trudem zidentyfikowany, a do tego był bardzo łatwy do odrzucenia w samym procesie selekcji źródeł. Wynika to z faktu, że soczewka grawitacyjna - galaktyka znajdująca się pomiędzy nami a tym kwazarem - wpływa silnie na jego obserwowany kolor. W rzeczywistości barwy obu obiektów - galaktyki i kwazara - mieszają się ze sobą, więc kwazar nie wygląda już jak kwazar, a astronomowie po prostu nie zauważają takich obiektów.
Problem jest jeszcze bardziej złożony. Wiele z tych kwazarów pojawia się tak blisko “swych” soczewek grawitacyjnych, że większość teleskopów nie może ich rozróżnić jako oddzielne obiekty kosmiczne. Jest zatem bardzo prawdopodobne, że w poprzednich przeglądach wiele z dalekich kwazarów identyfikowano po prostu jako bliskie galaktyki.
Ale pojawia się i nadzieja. Pacucci uważa, że oba problemy można obejść. Najprościej jest zwyczajnie zmienić kryteria selekcji stosowane przez astronomów do poszukiwania kwazarów - wiedząc już, że ich obserwowane barwy mają tendencję do mieszania się z kolorami bliższych galaktyk. Nowe możliwości obiecują też nadchodzące dopiero teleskopy takie jak WFIRST, które będą w stanie fotografować niebo z nie mniejszą precyzją co Kosmiczny Teleskop Hubble’a. Mogą one skutecznie rozdzielać na niebie kwazary i galaktyki.
Czytaj więcej:
- Publikacja naukowa: Fabio Pacucci, Abraham Loeb, Most Lensed Quasars at z > 6 are Missed by Current Surveys (The Astrophysical Journal Letters)
- Cały artykuł
Źródło: Astronomy.com
Opracowała: Elżbieta Kuligowaska
Na zdjęciu: Galaktyka spiralna NGC 4319 z położonym znacznie dalej kwazarem Markarian 205, widocznym w prawym górnym rogu. NGC 4319 znajduje się 80 milionów lat świetlnych od Ziemi. Markarian 205 leży ponad 14 razy dalej, w odległości miliarda lat świetlnych od Ziemi. Źródło: NASA/HST
