Данные с космического телескопа им. Джеймса Уэбба позволили открыть ранее лишь гипотетическое явление: «зигзаг Эйнштейна», когда свет от далекого объекта проходит через две разные области искаженного гравитацией пространства-времени. Эта недавно подтвержденная двойная гравитационная линза была обнаружена благодаря шести копиям яркого квазара. Научная статья вышла в препринте.
В 2018 году астрономы обнаружили четыре идентичных ярких точки на расстоянии миллиардов световых лет от Земли. Объекту дали название J1721+8842. Первоначально ученые предположили, что это один и тот же преломленный гравитационной линзой квазар — яркое галактическое ядро с черной дырой.
Гравитационное линзирование происходит, когда свет от удаленного объекта изгибается, проходя через пространство-время, искривленное огромной гравитацией какого-либо объекта (обычно массивной галактикой или скоплением галактик), расположенным между удаленным объектом и наблюдателем. Это искривление может копировать исходный источник света, так как свет вокруг линзирующего объекта проходит разными маршрутами. Иногда свет растягивается в дуги или даже окружности, известные как «кольца Эйнштейна». Именно этот ученый впервые предсказал это явление в 1915 году в своей Общей теории относительности.
В исследовании 2022 года ученые обнаружили, что возле J1721+8842 есть две дополнительные световые точки, а также слабое красное «кольцо Эйнштейна». Новые точки были чуть тусклее остальных четырех, поэтому астрономы предположили, что через линзу видна пара квазаров (повторенных трижды), а не один.
В новом исследовании ученые повторно проанализировали J1721+8842 с использованием новых данных и обнаружили, что все шесть световых точек на самом деле — один квазар. А обнаруженные позже были лизнированы вторым массивным объектом, который находится дальше первого и также является причиной слабого «кольца Эйнштейна».
После наблюдения в течение двух лет световых кривых у каждой из ярких точек, ученые показали, что свет от двух точек приходит с небольшой задержкой, значит, ему нужно пройти более длинный путь. Авторы назвали эту «крайне редкую конфигурацию линзирования» «зигзагом Эйнштейна», потому что свет извивался туда и обратно, проходя вокруг обеих линзирующих галактик.
Гравитационно линзированные объекты ценятся астрономами и космологами, так как искаженный свет может помогать определять массу галактик. Это, в свою очередь, может пролить свет на тайны космоса. Например, наблюдения подтвердили, что разные части Вселенной расширяются с разными скоростями. Ученые называют эту проблему «напряженностью Хаббла».
Однако «зигзаг Эйнштейна» может помочь снизить эту напряженность, поскольку его уникальная конфигурация позволит астрономам точно измерить как «постоянную Хаббла» — скорость, с которой ускоряется космическое расширение, — так и объем темной энергии — невидимую силу, управляющую расширением Вселенной — в этой области пространства. Обычно, ученые могут определить точные значения только одного из этих параметров, но для истинного понимания космического расширения нужны оба.
Гравитационная линза превратила далекий квазар в сияющее кольцо
Открыта первая идеально выровненная гравитационная линза: окно в тайны Вселенной