Астрономы измерили расстояние до первого кольца Эйнштейна

Астрономы измерили расстояние до первого открытого кольца Эйнштейна, сообщается в журнале The Astrophysical Journal Letters. Выяснилось, что свет от объекта шел к нам 10 миллиардов лет. Ученые надеются, что полученные ими данные смогут быть использованы для изучения темной материи и истории расширения Вселенной. Кольцо Эйнштейна возникает, когда направление распространения излучения, идущего от далекой фоновой галактики, меняется из-за воздействия гравитации другого массивного объекта (гравитационной линзы) — например, отдельной галактики или даже скопления галактик. При этом необходимым условием является расположение наблюдателя, линзы и источника вдоль одной прямой. Отклонение света в поле тяготения массивного объекта, на котором и основан эффект гравитационного линзирования, было одним из основных предсказаний Общей теории относительности Эйнштейна. Однако сам он думал, что предсказанное им кольцо вряд ли удастся когда-нибудь увидеть, но он говорил о кольцах, образованных звездами, отмечая, что шансов на то, чтобы светила выстроились так, чтобы произвести эффект «гало», почти нет. Тем не менее, в 1988 году астрономы в журнале Science сообщили об обнаружении «невозможного» кольца. Объект, получивший название MG 1131+0456, был открыт системой радиотелескопов Very Large Array в ходе обзора радиоисточников. Тем не менее, несмотря на то, что с момента регистрации MG 1131+0456 прошло более трех десятилетий, расстояние до фонового источника в этом кольце до сих пор измерено не было.

Астрономы Даниэль Стерн (Daniel Stern) из Калифорнийского технологического института и Доминик Уолтон (Dominic J. Walton) из Кэмбриджского университета проанализировали архивные данные телескопов Кека, WISE и «Чандра» о гравитационно линзированных квазарах, которые сильно затемнены окружающими их газом и пылью. В число отобранных для исследования источников неожиданным образом попал и MG 1131+0456. Ученые обнаружили, что значение красного смещения известно лишь для одного компонента — гравитационной линзы, в то время как расстояние до фоновой галактики до сих пор неизвестно.

Чтобы выяснить это, астрономы проанализировали спектроскопические данные о MG 1131+0456, полученные телескопом Кека с 1997 по 2007 год. На их основе ученые определили красное смещение источника: его значение составило z = 1,849. Это значит, что свет от объекта шел к нам 10 миллиардов лет. На основе полученных результатов, авторы также оценили массу линзирующей галактики, которая оказалась равна 4,2×1011 масс Солнца.

Работа астрономов открывает дорогу для последующих исследований кольца Эйнштейна. В частности, Стерн и Уолтон надеются, что данные о красном смещении помогут уточнить модель MG 1131+0456, а также изучить свойства темной материи в линзированных галактиках.

Кольцо Эйнштейна — классический пример сильного гравитационного линзирования, однако оно также бывает и слабым. Оно не способно сформировать четкого изображения, но активно используется для статистического изучения галактик, скоплений, темной материи, реликтового излучения и всей истории Вселенной от Большого взрыва.