Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν τη βαρύτητα για να μεγεθύνουν σε απίστευτα μακρινό αστέρι

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν έναν «κοσμικό μεγεθυντικό φακό» για να απεικονίσουν δύο αστέρες που αναβοσβήνουν, δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, μεγεθύνοντάς τους πάνω από 2.000 φορές, αποκαλύπτοντας πολλά για τη γύρω σκοτεινή ύλη στη διαδικασία.

Όταν μελετάτε αστέρια σε απόσταση εκατομμυρίων και δισεκατομμυρίων ετών φωτός, χρειάζεστε όλη τη βοήθεια που μπορείτε να λάβετε - ευτυχώς, το σύμπαν μερικές φορές δίνει ένα απροσδόκητο χέρι. Αυτό το απροσδόκητο χέρι έρχεται με τη μορφή βαρύτητας.

Με τους απλούστερους όρους, οι αστρονόμοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν σμήνη τεράστιων γαλαξιών ως φακό, για μεγέθυνση σε ορισμένες περιοχές του διαστήματος. Σύμφωνα με τη γενική σχετικότητα, το φως ακολουθεί την καμπυλότητα του χωροχρόνου. Κατά συνέπεια, όταν το φως περνά γύρω από ένα τεράστιο αντικείμενο, κάμπτεται. Αυτό σημαίνει ότι το φως από ένα αντικείμενο στην άλλη πλευρά θα λυγίσει προς το μάτι του παρατηρητή, όπως ακριβώς συμβαίνει με έναν συνηθισμένο φακό. Αλλά σε αντίθεση με έναν οπτικό φακό, ένας βαρυτικός φακός δεν έχει ενιαίο εστιακό σημείο, αλλά μια εστιακή γραμμή.

Αν όλα ακούγονται περίπλοκα, τότε είναι — αλλά είναι ήδη μια αρκετά κοινή τεχνική στην αστρονομία.

Ο βαρυτικός φακός μπορεί να συμβεί σε όλες τις κλίμακες, αλλά είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικός σε εξαιρετικά μεγάλες κλίμακες. Τα πάντα κάμπτουν το φως (ακόμα και το σώμα μας, σε απίστευτα μικρή ποσότητα), αλλά οι γαλαξίες του βαρυτικού πεδίου και τα σμήνη γαλαξιών μπορούν να προσεγγίσουν αρκετά το φως με παρατηρήσιμα ποσά. Σε δύο πρόσφατες μελέτες, δύο ομάδες συγγραφέων παρατήρησαν επανειλημμένα μέρη του ουρανού που περιέχουν τεράστια σμήνη γαλαξιών, χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο Hubble.

Στις δύο μελέτες, οι ερευνητές αναφέρουν αστέρια που «λαμπυρίζουν». Υπάρχουν διάφοροι λόγοι για τους οποίους τα αστέρια λάμπουν – πράγμα που σημαίνει ότι αλλάζουν απότομα τη φωτεινότητα. Για παράδειγμα, μπορούν να υποστούν εκρηκτικά γεγονότα (όπως μια έκρηξη σουπερνόβα) — και σε μια περίπτωση, αυτό ήταν στην πραγματικότητα. Αλλά στην άλλη περίπτωση, η λάμψη δεν προερχόταν από το ίδιο το αστέρι — οφειλόταν στη σχετική κίνηση μεταξύ του αστέρα με το φακό και του σμήνος φακού, που έκανε το φως να φαίνεται να γίνεται πιο φωτεινό και μετά να αμυδρό.

Μελετώντας αυτές τις λάμψεις, οι ερευνητές μπορούν όχι μόνο να συναγάγουν τις φυσικές ιδιότητες του ίδιου του αστεριού - αλλά και να μελετήσουν την κατανομή της σκοτεινής ύλης γύρω τους. Η σκοτεινή ύλη είναι ένας τύπος ύλης που μπορεί να αποτελεί περίπου το 80% της συνολικής ύλης στο σύμπαν, αλλά στην πραγματικότητα δεν γνωρίζουμε τόσα πολλά γι' αυτήν επειδή δεν μπορούμε να τη μελετήσουμε απευθείας — μέχρι στιγμής, έχουμε παρατηρήσει μόνο βαρυτικά αποτελέσματα.

Αναφορά περιοδικού:

• Ακραία μεγέθυνση ενός μεμονωμένου άστρου σε μετατόπιση ερυθρού 1,5 από έναν φακό σμήνος γαλαξιών . DOI:10.1038/s41550-018-0430-3
• Δύο περίεργα γρήγορα μεταβατικά σε έναν γαλαξία ξενιστή με ισχυρό φακό . DOI: 10.1038_s41550-018-0405-4