Uočen redak Ajnštajnov krst sa petom slikom: Kosmička konfiguracija otkrila skriveni oreol tamne materije

Kada je teorijski astrofizičar sa Univerziteta Ratgers Čarls Kiton prvi put video neobičnu sliku koju je podelio njegov kolega, bio je zaintrigiran.

- Da li si ikada video Ajnštajnov krst sa slikom u sredini? - pitao je njegov kolega Endru Bejker, misleći na retko viđenu kosmičku konfiguraciju.

Preporučujemo

Kiton nije. Implikacije su bile enormne, saopštio je Univerzitet Ratgers.

- Rekao sam, pa, to ne bi smelo da se desi. Ne možete dobiti petu sliku u centru, osim ako se nešto neobično ne dešava sa masom koja savija svetlost - rekao je Kiton, prorektor za iskustveno učenje na Univerzitetu Ratgers u Nju Bransviku.

Ajnštajnov krst je retko viđena kosmička konfiguracija, u kojoj se svetlost iz daleke galaksije savija pod uticajem gravitacije galaksija ispred nje, stvarajući četiri slike. Ali dodatna slika u ovom Ajnštajnovom krstu ukazivala je na nešto neobično, za šta se ispostavilo da je masivan, skriveni oreol tamne materije. Postojanje ove nevidljive strukture moglo se zaključiti samo putem pažljivog kompjuterskog modelovanja i analize.

Otkriće, do kojeg je došao međunarodni tim koji uključuje Kitona, Bejkera i studentkinju postdiplomskih studija sa Ratgersa Lanu Eid, objavljeno je u The Astrophysical Journal.

Tamna materija čini veći deo materije u univerzumu, ali se ne može videti direktno.

Ajnštajnov krst... Foto: P. Cox et al. – ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

- Znamo da je tu samo zbog načina na koji utiče na stvari koje možemo videti, kao što je način na koji savija svetlost iz dalekih galaksija. Ovo otkriće nam pruža retku priliku da detaljno proučimo tu nevidljivu strukturu - rekao je Bejker, istaknuti profesor na Odseku za fiziku i astronomiju na Fakultetu umetnosti i nauka i koautor studije.

Prvi korak ka tom otkriću napravljen je u Francuskoj.

- Pomislili smo: „Šta je sad ovo?“ - rekao je Pjer Koks, francuski astronom, direktor istraživanja u francuskom Nacionalnom centru za naučna istraživanja i vodeći autor studije, koji je prvi uočio anomaliju u podacima sa sistema radio-teleskopa Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) u francuskim Alpima.

- Izgledalo je kao krst, i postojala je ta slika u centru. Znao sam da tako nešto nikada ranije nisam video - rekao je Koks.

Tim je proučavao daleku, prašnjavu galaksiju nazvanu HerS-3. Koristeći NOEMA i Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) u Čileu, videli su da se svetlost sa HerS-3 podelila na pet, a ne na četiri slike. U početku su mislili da je možda u pitanju greška u podacima. Ali peta slika nije nestajala.

- Pokušali smo da je se rešimo. Mislili smo da je problem sa instrumentom. Ali bila je stvarna - rekao je Koks.

Kompjutersko modelovanje gravitacionog sočiva, koje su uradili Kiton i Eid, pokazalo je da četiri vidljive galaksije u prednjem planu, koje uzrokuju gravitaciono savijanje, nisu mogle da objasne detalje obrasca sa pet slika. Tek dodavanjem velike, nevidljive mase, u ovom slučaju oreol tamne materije, model je mogao da se podudari sa posmatranjima.

- Isprobali smo svaku razumnu konfiguraciju koristeći samo vidljive galaksije, i nijedna nije funkcionisala. Jedini način da se matematika i fizika poklope bio je da se doda oreol tamne materije. To je moć modelovanja. Pomaže da se otkrije ono što ne možete videti - rekao je Kiton, takođe profesor na Odseku za fiziku i astronomiju i koautor studije.

Ova neobična konfiguracija nije samo vizuelno zanimljiva: naučnici kažu da je i naučno značajna. Efekat sočiva uveličava pozadinsku galaksiju, omogućavajući astronomima da proučavaju njenu strukturu detaljnije nego obično. Takođe nudi retku priliku da se sazna više o tamnoj materiji koja okružuje galaksije u prednjem planu.

- Ovaj sistem je kao prirodna laboratorija. Možemo proučavati i daleku galaksiju i nevidljivu materiju koja savija njenu svetlost - rekao je Koks.

Eid, studentkinja doktorskih studija na Ratgersu i koautorka studije, rekla je da je njeno učešće u istraživačkom projektu bilo uzbudljivo od početka do kraja.

- Bila sam oduševljena što sam se pridružila ovom projektu kao studentkinja postdiplomskih studija, posebno jer je uključivao fascinantan sistem sočiva koji je postajao sve intrigantniji kako su se naši modeli razvijali. Saradnja preko kontinenata i vremenskih zona naučila me je vrednosti različitih stručnosti i stilova istraživanja u potpunom razumevanju novog otkrića - rekla je Lana Eid.

Tim je čak predvideo da bi se u budućim posmatranjima mogle videti i dodatne karakteristike, kao što je gas koji ističe iz galaksije. Ako se ta predviđanja potvrde, to bi bila snažna potvrda njihovih modela. Ako ne, i dalje bi naučili nešto novo.

- Ovo je predviđanje koje se može opovrgnuti. Ako pogledamo i ne vidimo to, moraćemo da se vratimo na početak. Tako nauka funkcioniše - rekao je Kiton.

(Telegraf Nauka/Rutgers Today)