เครดิตภาพ: ฮับเบิล
กาแล็กซี่กังหัน PGC 69457 ตั้งอยู่ใกล้กับเขตแดนของกลุ่มดาวฤดูใบไม้ร่วง Pegasus และ Aquarius ประมาณ 3 องศาทางทิศใต้ของขนาดที่สาม Theta Pegasi - แต่อย่าขุดหา refractor 60 มม. เพื่อมองหามัน กาแลคซีนั้นอยู่ห่างออกไปประมาณ 400 ล้านปีแสงและมีความสว่างที่เห็นได้ชัดขนาด 14.5 ดังนั้นฤดูใบไม้ร่วงครั้งต่อไปอาจเป็นเวลาที่ดีในการติดต่อกับเพื่อน "astro-nut" ของคุณที่มุ่งหน้าไปสู่พระอาทิตย์ตกเพื่อให้ห่างไกลจากแสงไฟของเมืองซึ่งเป็นเครื่องดนตรีมือสมัครเล่นที่ใหญ่กว่าและใหญ่กว่า ...
แต่มีกาแลคซีขนาด 14 จำนวนมากบนท้องฟ้า - อะไรทำให้ PGC 69457 พิเศษมาก?
ในการเริ่มต้นด้วยกาแลคซีส่วนใหญ่อย่า "ปิดกั้น" มุมมองของควาซาร์ไกลโพ้นมากยิ่งขึ้น (QSO2237 + 0305) และหากมีคนอื่นอยู่มีเพียงไม่กี่คนเท่านั้นที่มีการกระจายตัวของวัตถุที่มีความหนาแน่นสูงอย่างถูกต้องเพื่อทำให้แสง "งอ" ในลักษณะที่มองไม่เห็นวัตถุที่มองไม่เห็น ด้วย PGC 69457 คุณจะไม่ได้รับหนึ่ง - แต่สี่ - แยกมุมมอง 17 ขนาดของควาซาร์เดียวกันสำหรับปัญหาของการตั้งค่าหนึ่ง 20 นิ้ว dobsonian นั่งร้านหลอด มันคุ้มหรือไม่ (คุณสามารถพูดว่า“ เพิ่มความสุขจากการสังเกตของคุณเป็นสี่เท่า”)
แต่ปรากฏการณ์เบื้องหลังมุมมองดังกล่าวน่าสนใจยิ่งขึ้นสำหรับนักดาราศาสตร์มืออาชีพ เราเรียนรู้อะไรจากเอฟเฟกต์ที่เป็นเอกลักษณ์เช่นนี้?
ทฤษฎีดังกล่าวได้รับการยอมรับอย่างดี - Albert Einstein ทำนายไว้ใน“ ทฤษฎีทั่วไปของสัมพัทธภาพ” ของเขาในปี 1915 แนวคิดหลักของ Einstein คือผู้สังเกตการณ์กำลังเร่งความเร็วและหนึ่งเครื่องนิ่งในสนามแรงโน้มถ่วงไม่สามารถบอกความแตกต่างระหว่างน้ำหนักทั้งสอง ” จากการสำรวจความคิดนี้อย่างเต็มที่มันก็กลายเป็นที่ชัดเจนว่าไม่เพียง แต่เรื่องแสง (แม้จะเป็นจำนวนมาก) ผ่านความสับสนแบบเดียวกัน ด้วยเหตุนี้แสงที่เข้าใกล้สนามแรงโน้มถ่วงที่มุมหนึ่งถูก“ เร่งไปยัง” แหล่งกำเนิดของแรงโน้มถ่วง - แต่เนื่องจากความเร็วของแสงคงที่การเร่งความเร็วดังกล่าวจะส่งผลเฉพาะเส้นทางและความยาวคลื่นของแสงเท่านั้นไม่ใช่ความเร็วที่แท้จริง
การตรวจจับเลนส์ความโน้มถ่วงนั้นถูกตรวจพบครั้งแรกในช่วงสุริยุปราคาทั้งหมดในปี 1919 ซึ่งถูกมองว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในตำแหน่งของดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้กับโคโรนาของดวงอาทิตย์ซึ่งจับบนจานถ่ายภาพ จากการสังเกตนี้เรารู้ว่าคุณไม่จำเป็นต้องใช้เลนส์ในการโค้งงอแสงหรือแม้แต่น้ำเพื่อหักเหภาพของปลาคราฟที่ว่ายในสระน้ำ แสงเช่นสสารใช้เส้นทางที่มีความต้านทานน้อยที่สุดและนั่นหมายถึงการติดตามความโน้มถ่วงของอวกาศและเส้นโค้งออปติคอลของเลนส์ แสงจาก QSO2237 + 0305 เพียงทำสิ่งที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติโดยการท่องรูปทรงของ“ space-time” ที่เกิดขึ้นรอบ ๆ ดาวที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งทอดตัวตามแนวสายตาจากแหล่งไกลผ่านกาแลคซีใกล้เคียงมากขึ้น สิ่งที่น่าสนใจจริงๆเกี่ยวกับ Einstein’s Cross มาจากสิ่งที่บอกเราเกี่ยวกับมวลทั้งหมดที่เกี่ยวข้อง - ผู้ที่อยู่ในกาแลคซีที่หักเหแสงและ Big One ในใจกลางควาซาร์ที่เป็นแหล่ง
ในเอกสารของพวกเขา“ การสร้างเส้นโค้งแสง microlensing ของ Einstein Cross” นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เกาหลี Dong-Wook Lee (et al) ของมหาวิทยาลัย Sejong ร่วมกับนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวเบลเยียม J. Surdez (et al) ของ University of Liege พบหลักฐานของ ดิสก์สะสมรอบหลุมดำใน Quasar QSO2237 + 0305 สิ่งนี้เป็นไปได้อย่างไรในระยะทางที่เกี่ยวข้อง?
เลนส์โดยทั่วไป“ รวบรวมและโฟกัสแสง” และ“ เลนส์ความโน้มถ่วง” (Lee at al วางตัววัตถุมวลต่ำ แต่มีความเข้มข้นสูงอย่างน้อยห้าตัว) ภายใน PGC 69457 ทำเช่นเดียวกัน ด้วยวิธีนี้แสงจากควาซาร์ซึ่งโดยปกติจะเดินทางได้ดีจากเครื่องมือของเรา“ ล้อมรอบ” กาแลคซีเพื่อมาหาเรา ด้วยเหตุนี้เรา "เห็น" รายละเอียดมากกว่า 100,000 เท่าที่เป็นไปได้ แต่มีสิ่งที่จับได้: ถึงแม้จะมีความละเอียดมากกว่า 100,000 เท่า แต่เราก็ยังเห็นแสงสว่างไม่ละเอียด และเนื่องจากมีแสงจำนวนมากหักเหแสงในกาแลคซีเราจึงเห็นมุมมองมากกว่าหนึ่งควาซาร์
ในการรับข้อมูลที่เป็นประโยชน์จากควาซาร์คุณต้องรวบรวมแสงเป็นระยะเวลานาน (เดือนถึงปี) และใช้อัลกอริธึมการวิเคราะห์พิเศษเพื่อดึงข้อมูลที่เกิดขึ้นพร้อมกัน วิธีการที่ลีและผู้ร่วมงานใช้เรียกว่า LOHCAM (LOcal Hae CAustic Modeling) (HAE เองเป็นคำย่อสำหรับเหตุการณ์การขยายภาพสูง) การใช้ LOHCAM และข้อมูลที่มีอยู่จาก OGLE (การทดลองใช้เลนส์ความโน้มถ่วงแสง) และ GLIPT (โครงการเวลาสากลเลนส์ความโน้มถ่วง) ทีมงานได้พิจารณาว่าไม่เพียง แต่การทำงานของ LOHCAM ที่หวัง แต่ QSO2237 + 0305 อาจรวมถึงดิสก์การขยายตัวที่ตรวจพบได้ เพื่อเพิ่มกำลังเครื่องยนต์ไฟของมัน) ทีมยังได้กำหนดมวลประมาณของหลุมดำควาซาร์ขนาดของพื้นที่รังสีอัลตราไวโอเลตที่แผ่ออกมาจากมันและประเมินการเคลื่อนที่ตามขวางของหลุมดำในขณะที่มันเคลื่อนที่เทียบกับกาแลคซีกังหัน
หลุมดำกลางใน Quasar QSO2237 + 0305 นั้นคิดว่ามีมวลรวมกัน 1.5 พันล้านดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นค่าที่เทียบได้กับหลุมดำกลางที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยค้นพบมา จำนวนมวลดังกล่าวหมายถึง 1 เปอร์เซ็นต์ของจำนวนดาวทั้งหมดในกาแลคซีทางช้างเผือกของเรา ในขณะเดียวกันและโดยการเปรียบเทียบหลุมดำของ QSO2237 + 0305 นั้นมีมวลมากกว่า 50 เท่าในใจกลางกาแลคซีของเรา
Lee et al ใช้ LOHCAM เพื่อกำหนดขนาดของดิสก์สะสมมวลรวมของ QSO2237 + 0305 การวางแนวและตรวจจับบริเวณที่มีความคลุมเครือกลางรอบหลุมดำด้วยตัวเอง“ double-peaks” ในความส่องสว่างจากควาซาร์ ดิสก์นั้นมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1 ใน 3 ของแสงในหนึ่งปีและจะหันเข้าหาเรา
ประทับใจ? นอกจากนี้เรายังเสริมว่าทีมได้กำหนดจำนวนไมโครลิตรและจำนวนมวลน้อยที่สุดที่เกี่ยวข้องในกาแลคซีเลนส์ ขึ้นอยู่กับความเร็วของทฤษฏีตามขวาง (ในการสร้างแบบจำลอง LOHCAM) ช่วงที่เล็กที่สุดจากดาวก๊าซยักษ์ - เช่นดาวเคราะห์จูปิเตอร์ - ผ่านดวงอาทิตย์ของเราเอง
แล้วสิ่งนี้“ รู” ทำงานอย่างไร
โครงการ OGLE และ GLIPT ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงในความเข้มของแสงภาพที่ส่งถึงเราจากมุมมองขนาด 17 ของสี่ควาซาร์ เนื่องจากควาซาร์ส่วนใหญ่ไม่สามารถแก้ไขได้เนื่องจากระยะทางที่ไกลมากในอวกาศโดยกล้องโทรทรรศน์ ความผันผวนของความส่องสว่างนั้นถูกมองว่าเป็นเพียงจุดเดียวของข้อมูลบนพื้นฐานของความสว่างของควาซาร์ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม QSO2237 + 0305 นำเสนอสี่ภาพของควาซาร์และแต่ละภาพเน้นความสว่างที่เกิดจากมุมมองที่แตกต่างกันของควาซาร์ ด้วยการตรวจสอบด้วยตาเปล่าทั้งสี่ภาพพร้อมกันทำให้สามารถตรวจจับและบันทึกความเข้มของภาพได้เล็กน้อยในแง่ของขนาดวันที่และเวลา เป็นเวลาหลายเดือนถึงหลายปีที่สามารถเกิด“ เหตุการณ์ที่มีการขยายสูงมาก” ได้ รูปแบบที่เกิดขึ้นจากการเกิดขึ้นของพวกเขา (จากมุมมองหนึ่งขนาด 17 ถึงถัดไป) จากนั้นสามารถวิเคราะห์เพื่อแสดงการเคลื่อนไหวและความเข้ม จากนี้มุมมองความละเอียดสูงพิเศษของโครงสร้างที่มองไม่เห็นตามปกติภายในควาซาร์เป็นไปได้
คุณและเพื่อนของคุณด้วยนิ้วขนาด 20 นิ้วที่ทำสิ่งนี้ได้หรือไม่?
แน่นอน - แต่ไม่ใช่หากไม่มีอุปกรณ์ที่มีราคาแพงมากและสามารถจัดการกับอัลกอริธึมการถ่ายภาพทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนได้ดี เป็นสถานที่ที่ดีในการเริ่มต้นอย่างไรก็ตามอาจเป็นเพียงแค่กาแล็กซี่ ogle และแขวนกับไม้กางเขนสักครู่ ...
เขียนโดย Jeff Barbour
