Lensing gravitasi: Lensa Magnifying Cosmic Distort Lihat Galaksi Jauh

Livejurnal69 - Melihat jauh ke dalam ruang, dan harfiah mengintip ke masa lalu, adalah seperti mengalami alam semesta dalam sebuah rumah cermin di mana semuanya terdistorsi melalui fenomena yang disebut lensa gravitasi. Lensing gravitasi terjadi ketika cahaya dari sebuah objek yang jauh terdistorsi oleh benda besar yang ada di latar depan. Para astronom telah mulai menerapkan konsep ini dengan cara baru untuk menentukan jumlah galaksi yang sangat jauh dan untuk mengukur materi gelap di alam semesta.

Meskipun kemajuan terbaru telah dibuat dalam memperluas penggunaan lensa gravitasi, sebuah surat yang diterbitkan di Nature pada 13 Januari membuat kasus bahwa alat ini mungkin bahkan lebih penting daripada yang diperkirakan ketika melihat galaksi jauh.

Albert Einstein menunjukkan bahwa gravitasi akan menyebabkan cahaya untuk membungkuk. Efek ini biasanya sangat kecil, tetapi ketika cahaya melewati dekat dengan objek yang sangat besar seperti galaksi masif, sebuah cluster galaksi, atau lubang hitam supermasif, yang lentur dari sinar cahaya menjadi lebih mudah terlihat.

Ketika cahaya dari sebuah objek yang sangat jauh melewati galaksi yang lebih dekat dengan kita, itu bisa jalan memutar di sekitar objek latar depan. Biasanya, cahaya melengkung di sekitar objek dalam salah satu dari dua, atau empat rute yang berbeda, sehingga pembesar cahaya dari galaksi yang lebih jauh langsung di belakangnya. Ini teleskop alam, disebut lensa gravitasi, menyediakan lebih besar dan lebih cerah - pemandangan galaksi yang jauh - meskipun juga terdistorsi. Distorsi ini, yang membentang di luar batas Teleskop luar angkasa Hubble, dapat efektif ditangani oleh teleskop ruang baru pada papan gambar - James Webb Space Telescope (JWST).

Sebuah benda yang sangat besar - atau koleksi benda - mendistorsi melihat objek samar luar itu begitu banyak sehingga gambar yang jauh yang dioleskan ke gambar berbentuk busur ganda di sekitar objek latar depan. Menurut Rogier Windhorst, salah seorang penulis surat dan seorang profesor di Sekolah Bumi dan Antariksa Eksplorasi di Arizona State University College of Liberal Seni dan Ilmu Pengetahuan, efek ini analog dengan melihat melalui botol coke kaca di lampu di balkon dan memerhatikan bagaimana terdistorsi saat melewati botol. Ahli kosmologi seperti Windhorst percaya bahwa lensa gravitasi mungkin terdistorsi pengukuran kepadatan fluks dan jumlah galaksi yang paling jauh terlihat dalam survei baru-baru ini dekat-IR mendalam dengan Teleskop luar angkasa Hubble Wide Field Camera 3.

Ketika Anda melihat kembali ketika alam semesta masih muda, Anda melihat objek yang sangat awal (juga dikenal sebagai''`` Pertama Light benda) yang sangat jauh. Yang lebih tua dan lebih jauh objek, alam semesta latar depan lebih ada untuk melihat melalui, yang berarti semakin besar kemungkinan akan ada sesuatu yang berat di latar depan untuk merusak gambar latar belakang. Penelitian ini menunjukkan bahwa lensa gravitasi cenderung mendominasi sifat mengamati galaksi yang sangat dini, mereka yang paling banyak 650-480000000 tahun (sekarang terlihat dengan Hubble pada redshifts z> 8-10, masing-masing). The lingkaran cahaya galaksi latar depan ketika alam semesta berada di heydays nya formasi bintang (sekitar 3-6 miliar tahun dan pada pergeseran merah yang lebih rendah z = 1-2) gravitasi akan mengubah sebagian besar dari objek yang sangat awal.

"Kami menunjukkan bahwa lensa gravitasi oleh galaksi latar depan akan mengarah ke jumlah yang lebih tinggi dari galaksi yang akan dihitung pada redshifts z> 8-10. Angka ini mungkin akan meningkatkan secara signifikan, sebanyak urutan besarnya. Jika ada hanya ada tiga galaksi di atas ambang batas deteksi di redshifts z> 10 di bidang Hubble pandang-tanpa kehadiran lensing, bias dari lensa gravitasi dapat membuat sebanyak 10-30 dari mereka terlihat dalam gambar Hubble, "jelas Windhorst. "Dalam hal ini, alam semesta yang sangat jauh seperti rumah cermin yang Anda kunjungi di Pekan Raya Negara - mungkin ada sedikit garis langsung-of-sight ke objek yang sangat jauh, dan gambar mereka dapat menghubungi kami lebih sering melalui jalur gravitasi-bengkok. Apa yang Anda lihat adalah bukan apa yang Anda miliki!''

survei Future perlu dirancang untuk memperhitungkan bias lensing signifikan gravitasi dalam sampel pergeseran merah galaksi tinggi. Hanya JWST - jika hal itu akan selesai seperti yang dirancang - akhirnya bisa masuk akal dari alam semesta ini jauh gravitasi bias karena akan memiliki resolusi indah dan sensitivitas pada panjang gelombang lagi untuk memisahkan benda-benda ini sangat jauh dari latar depan galaksi lensing. Pekerjaan ini terlalu sulit dilakukan dengan Hubble's Wide Field Camera 3 di redshifts z> = karena pada satu resolusi Hubble harfiah tidak bisa lagi melihat hutan pohon di jarak ini ekstrim, 10.

"Saran kami kemungkinan besar bias lensa gravitasi dalam sampel pergeseran merah tinggi adalah sangat penting dengan desain yang optimal survei untuk galaksi pertama, yang merupakan bagian penting dari misi JWST's,''kata Windhorst." Karya ini jelas menunjukkan bahwa kita sekarang membutuhkan JWST - dan resolusi yang luar biasa inframerah, rentang dinamik, dan sensitivitas - lebih dari sebelumnya untuk memisahkan hutan Pertama Cahaya dari pohon latar depan. Kami juga akan membutuhkan generasi berikutnya menemukan algoritma objek, karena software saat ini hanya tidak dirancang untuk menemukan benda-benda ini jarang latar belakang foregrounds padat tersebut. Ini seperti menemukan beberapa "nano-jarum" pada ibu-of-all-tumpukan jerami. "