gov-civil-vilareal.ptStorslået Hubble -billede af en klynge, der skæver rum og fjerner gas
>Universet er fyldt med mange mærkelige ting, men et af de mærkeligste fænomener er gravitationslinser.
Jeg har skrevet om det før
Kort fortalt er gravitationslinse, når tyngdekraften for et massivt objekt - en stjerne, et sort hul, en galakse - bøjer rummet omkring det og får lyset til at svømme forbi, som en bil, der følger kurven på en vej. Einstein [skrev om dette i forhold til sit arbejde med relativitet] og sagde, at stof bøjer rummet, og vi opfatter denne bøjning som tyngdekraften. Så vi kalder dette gravitationslinser; objektets bøjningsrum er linsen, og det objekt, hvis lys er forvrænget, er det objektive objekt.
[...]
I dag har vi set denne effekt utallige gange. Det er lidt underligt; ikke alene kan et objektivs position på himlen bevæges lidt rundt ved denne effekt, men det kan også forvrænges, strækkes ud som taffy, endda viklet rundt om linsen som en ring (vi kalder dem faktisk Einstein -ringe), og gjort langt lysere af linsen, end det ellers ville være.
Det mest almindelige eksempel, vi har nu, er, når den enorme masse af en galaksehob - som kan have hundredvis eller tusinder af galakser i sig - forvrænger lyset fra en galakse bagved.
Hubble -rumteleskop observerer mange af disse fjerne klynger, så vi ser endnu mere fjerne galakser, alle skævt og forvrænget. En sådan klynge kaldes MACSJ0138.0-2155 og billeder taget af det i 2016 og 2019 er blevet kombineret til at skabe denne barnburner af et linsefelt :
orange er den nye sorte r
Galaksehoben MACSJ0138.0-2155 har så meget masse, at den gravitationsmæssigt forvrænger lys fra en fjernere galakse og vrider den til buer set fra Jorden. Kredit: ESA/Hubble & NASA, A. Newman, M. Akhshik, K. Whitaker; CC BY 4.0
Wow! Dette billede viser for det meste infrarødt lys fra galakserne i klyngen (vist som et gyldent skær) plus blåt lys fra en håndfuld galakser i klyngen (mere om dem på et sekund).
Men du kan også se flere rødlige buer (igen, dette er infrarødt lys, det vises bare som rødt, så du lettere kan se det) - det er en mere fjern baggrundsgalakse, der er linse af klyngens masse.
Klyngen er omkring 4 milliarder lysår fra os, og baggrundsgalaksen er over 10 milliarder lysår væk, hvilket gør den ekstremt fjern. Vi ser det som det var, da det kun var et par milliarder år gammelt.
Hvordan gravitationslinse fungerer. Kredit: ESA
Brug af modeller af klyngemassen - hvordan stjernerne og galakserne er fordelt i klyngen - astronomerne, der tog dette billede, kan bestemme mere om den linsede galakse , inklusive afstanden. De kan fortælle, at det er en disk galakse; fladtrykt, som Mælkevejen . Det har også en bule, et centralt groft sfærisk område af stjerner . Stjernernes alder og deres kemiske overflod (hvor mange forskellige elementer de har i sig som ilt, jern, kulstof og mere) kan også findes, hvilket giver en masse information om dens historie.
Uden objektivet ville dette være umuligt; galaksen er for lille og for langt væk til at selv Hubble kan se meget. Objektivets forstørrelseseffekt (både at gøre det større og lysere) er det, der gjorde dette muligt.
Detaljer i Hubble-rumteleskopets billede af galaksehoben MACSJ0138.0-2155, der viser flere gravitationsobserede buer fra en fjernere galakse, og flere andre blå vandmænds galakser med deres indre gas fjernet, når de bevæger sig gennem klyngen. Kredit: ESA/Hubble & NASA, A. Newman, M. Akhshik, K. Whitaker; CC BY 4.0
Jeg lærte også noget her: Jeg har set en masse billeder som dette, herunder billeder fyldt med disse tangentielle buer - buede som en cirkel med midten i klyngens centrum. Men jeg har aldrig set en, der er radial, det vil sige peget direkte væk fra midten. Lige til venstre for klyngens centrum er en lige rød streg, der peger på cirka 8:30 -positionen, lige under en af de blå galakser. Dette kaldes a radial bue (selvom det teknisk set ikke er en bue-'bue' i dette tilfælde er et generisk navn for enhver linseforvrænget galakse), og de er mere sjældne end de buede. Deres eksistens i et billede afhænger af den detaljerede fordeling af stjerner og gas i midten af klyngen.
Bemærk også, at der er en anden underligt forvrænget bue øverst til venstre, lige uden for en af klynge -galakser. Det er en anden baggrundsgalakse end den, der laver hovedbuerne; du kan se mere blå i den fra lyse unge stjerner i den linsede galakse. Cooooool.
Men jeg må sige, at det, der virkelig fangede mit øje, var de tre fjerblå galakser i dette billede. Jeg vidste med det samme, hvad de var, men jeg har aldrig set dem sådan. De er sandsynligvis spiralgalakser, der ligner Mælkevejen, men bevæger sig hurtigt gennem selve klyngen. Der spredes tynd gas mellem galakserne, kaldet intracluster medium hvoraf nogle kan være tilovers fra dannelsen af alle disse galakser eller blæse ud af kraftige stjernevinde og supernovaer i medlemsgalakserne.
Når en galakse bevæger sig gennem klyngen, støder den igennem denne gas, og trykket fra dens passage kan blæse gassen ud i den bevægelige galakse. Dette kaldes trykstrygning af vædderen , og det er almindeligt i klynger. Og i menneskelig erfaring; hvis du nogensinde har kørt i en bil, når din hund (eller en anden i bilen, eller, lad os være ærlige, dig) har lækket lidt gas, hvad gør du? Du åbner et vindue og lader vinden fra din bevægelse blæse det ud.
Samme ting.
Disse omtales undertiden dejligt som 'vandmænd' galakser. Det er sjældent at se dem så detaljeret og se lige så spøjse ud som set her, dog med lange filamenter, der strækker sig væk. Disse ligner mig Rayleigh-Taylor ustabilitet , når to væsker (som gas) er i kontakt, og den mindre tætte skubber på den tættere. Jeg har set et lignende fænomen med skyer her på Jorden, der endnu engang viser, at fysikken i det, der sker dybt i universet, opfører sig stort set på samme måde, som det gør lige på Jorden.
Huh. Tidligere sagde jeg, at universet er fyldt med underlige ting. Det er meget rigtigt, og det er bogstaveligt talt overalt ... inklusive lige her . Dette billede kan virke fuldstændig fremmed og bizart for dig, men de samme kræfter, som du ser forme alt i den klynge, virker også på Jorden og på dig.
Vi er en del af universet, trods alt.
