Einsteinin rengas paljasti kaukaisen galaksin massan

Einsteinin rengas

Massiivisen kohteen vetovoima muuttaa valonsäteiden kulkusuuntaa. Jos kolme taivaankappaletta sattuu täsmälleen samalle linjalle, väliin jäävä kappale saa aikaan niin sanotun Einsteinin renkaan: taaempana olevasta kohteesta tuleva säteily "kiertää" etualan kohteen joka puolelta siten, että sen ympärille näyttää muodostuvan rengas. Nimi tulee siitä, että valon taipumisen vetovoimakentässä ennusti Albert Einstein suhteellisuusteoriassaan.

Vesikäärmeen tähdistön suunnassa näkyvä SDP.81 on juuri tällainen gravitaatiolinssi. Etäisempi galaksi on 12 miljardin valovuoden etäisyydellä ja ”linssinä” toimivaan galaksiin on matkaa noin neljä miljardia valovuotta. Kauempana olevassa galaksissa on runsaasti pölyä, jota vastasyntyneet tähdet kuumentavat, joten se säteilee voimakkaasti ALMA-radioteleskoopilla tehdyissä alimillimetrialueen havainnoissa (kuvassa oranssina näkyvä rinkula).

 

 

Gravitaatiolinssin muodostamaa kuvaa tutkimalla saadaan tietoa paitsi kaukaisesta galaksista, myös lähempänä olevasta kohteesta. Kun huipputarkkoja havaintoja analysoitiin, Einsteinin renkaan keskellä oleva kaukaisen galaksin kuvajainen osoittautui hyvin himmeäksi. 

Kuvajaisen kirkkaus puolestaan riippuu etualalla olevan galaksin ja etenkin sen keskuksessa piileskelevän supermassiivisen mustan aukon massasta: mitä suurempi massa, sitä himmeämpi kuvajainen. Galaksin massaksi saatiin tällä perusteella laskettua yli 350 miljardia Auringon massaa ja mustan aukon massaksi yli 300 miljoonaa Auringon massaa.

"Olemme pystyneet määrittämään suoraan ainoastaan hyvin läheisten galaksien massat. ALMAn herkkyyden ansiosta voimme nyt etsiä linssien keskellä olevia kuvajaisia, joiden avulla voimme määrittää paljon kaukaisempien kohteiden massoja", arvioi tutkimusta johtanut Kenneth Wong. "Se puolestaan auttaa ymmärtämään mustien aukkojen vuorovaikutusta galaksiensa kanssa ja niiden kasvua aikaa myöten."

Chilessä sijaitseva ALMA eli Atacama Large Millimeter/submillimeter Array on maailman suurin radioteleskooppijärjestelmä. Se rakentuu 54:stä 12-metrisestä antennista ja 12:sta seitsenmetrisestä antennista, joilla päästään huikeaan 0,01 kaarisekunnin erotuskykyyn.

Einsteinin renkaasta kerrottiin Taiwanin Academia Sinican uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Astrophysical Journal -tiedelehdessä (maksullinen).

Kuvat: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ)/Y. Tamura (The University of Tokyo)/Mark Swinbank (Durham University) [Hubble ja ALMA] // ALMA (NRAO/ESO/NAOJ); B. Saxton NRAO/AUI/NSF [oranssi rengas]