Yaklaşık 4 milyar ışıkyılı uzaklıkta bulunan gökada kümesi Abell 370, karşılıklı çekim kuvvetiyle birbirine bağlanmış birkaç yüz gökadadan oluşan şaşırtıcı bir çeşitlilik içerir. Galaksiler arasında gizemli görünen mavi ışık yayları dolaşıktır. Bunlar aslında kümenin arkasındaki uzak gökadaların çarpıtılmış görüntüleridir. Bu çok uzaklara yayılmış galaksiler, Hubble’ın doğrudan göremeyeceği kadar sönüktür. Bunun yerine, kümeden gelen yerçekimi, arka plandaki galaksilerin görüntülerini lunapark aynası gibi büyüten ve uzatan uzayda devasa bir mercek görevi görür. Yaklaşık 100 uzak gökada, mercek etkisinden kaynaklanan birden çok görüntüye sahiptir. En çarpıcı örnek, bir yay boyunca uzanan tek bir arka plan sarmal gökadanın muhtemelen birkaç çoğaltılmış görüntüsünden oluşan genişletilmiş bir özellik olan “Ejderha”dır. Astronomlar, Abell 370’i Hubble için bir hedef olarak seçti çünkü onun yerçekimsel mercekleme etkileri erken evrende yaşayan uzak galaksileri araştırmak için kullanılabilir. Kredi: NASA, ESA ve J. Lotz ve HFF Ekibi (STScI)
Dev Büyüteçten Bakmak
Aşırıya götürüldüğünde, yerçekimi bazı ilgi çekici görsel efektler yaratabilir. Hubble uzay teleskobu gözlemlemek için uygundur. Einstein’ın genel görelilik teorisi, kütle konsantrasyonlarının etraflarındaki uzayı nasıl bozduğunu açıklar. Kütleçekimsel bir mercek, bir gökada kümesi gibi çok büyük miktarda maddenin, arkasında ama aynı görüş hattında bulunan uzak gökadalardan gelen ışığı bozan ve büyüten bir yerçekimi alanı oluşturmasıyla oluşabilir. Etki, dev bir büyüteçten bakmak gibidir. Araştırmacıların, mevcut teknoloji ve teleskoplarla görülemeyecek kadar uzaktaki erken galaksilerin ayrıntılarını incelemelerine olanak tanır.
Bireysel yıldızlar gibi daha küçük nesneler, daha uzaktaki yıldızların önünden geçtiklerinde yerçekimi mercekleri olarak da hareket edebilirler. Birkaç gün veya hafta boyunca, daha uzaktaki yıldızdan gelen ışık, yakındaki nesnenin yerçekimi tarafından büyütüldüğü için geçici olarak daha parlak görünür. Bu etki yerçekimsel mikromercekleme olarak bilinir.
Parlak bir kırmızı galaksinin (LRG) yerçekimi, çok daha uzaktaki bir mavi galaksiden gelen ışığı kütleçekimsel olarak bozmuştur. Daha tipik olarak, bu tür ışık bükülmesi, uzak galaksinin iki fark edilebilir görüntüsüyle sonuçlanır, ancak burada lens hizalaması o kadar kesindir ki, arka plan galaksisi bir at nalı – neredeyse tam bir halka – şeklinde bozulur. Kredi: ESA/Hubble ve NASA
En basit yerçekimsel mercekleme türü, bir galaksinin yoğun çekirdeği gibi merkezde tek bir madde konsantrasyonu olduğunda meydana gelir. Uzak bir galaksinin ışığı bu çekirdeğin etrafına yönlendirilir ve genellikle arka plan galaksisinin birden fazla görüntüsü üretilir. Mercek mükemmel simetriye yaklaştığında, Einstein halkası adı verilen tam veya neredeyse tamamlanmış bir ışık çemberi üretilir. Hubble gözlemleri, gökbilimciler tarafından bilinen Einstein halkalarının sayısını büyük ölçüde artırmaya yardımcı oldu.
Daha karmaşık yerçekimsel mercekleme, büyük gökada kümelerinin gözlemlerinde ortaya çıkar. Bir gökada kümesindeki madde dağılımının genellikle bir merkezi olsa da, asla dairesel simetrik değildir ve önemli ölçüde topaklı olabilir. Arka plan gökadaları küme tarafından merceklenir ve görüntüleri genellikle kümenin eteklerinde kısa, ince “mercekli yaylar” olarak görünür.
Bu merceklenmiş görüntüler aynı zamanda galaksi kümesindeki madde dağılımının sondaları olarak işlev görür. Sonuçlar, bir galaksi kümesindeki maddenin çoğunun görünür galaksilerde veya çevrelerindeki sıcak gazlarda bulunmadığını ve ışık yaymadığını ve bu nedenle karanlık madde olarak adlandırıldığını gösteriyor. Mercekli görüntülerin dağılımı, hem görünür hem de karanlık tüm maddenin dağılımını yansıtır. Hubble’ın yerçekimsel mercekleme görüntüleri, galaksi kümelerindeki karanlık madde haritalarını oluşturmak için kullanılmıştır.
Solda, Cl 0024+17 gökada kümesinin Hubble Uzay Teleskobu görüntüsü var. Sağda, kümenin kütle dağılımının bir haritasının üst üste bindirildiği aynı görüntü var. Haritada görülen halka benzeri yapı, karanlık maddenin varlığına dair bugüne kadarki en güçlü kanıtlardan biridir. Kredi: NASA, ESA, MJ Jee ve H. Ford (Johns Hopkins Üniversitesi)
Buna karşılık, bir galaksi kümesindeki maddenin haritası, yerçekimsel olarak merceklenmiş görüntülerin daha iyi anlaşılmasına ve analiz edilmesine yardımcı olur. Madde dağılımının bir modeli, aynı galaksinin birden fazla görüntüsünün belirlenmesine veya bir galaksi kümesi görüntüsünde en uzak galaksilerin nerede görünebileceğinin tahmin edilmesine yardımcı olabilir. Gökbilimciler, her ikisini de anlamamızı geliştirmek için yerçekimi mercekleri ile küme madde dağılımı arasında çalışırlar.
Çok uzak galaksiler çok sönük olduğundan, yerçekimi mercekleri Hubble’ın görüşünü evrenin derinliklerine kadar genişletir. Kütleçekimsel mercekleme yalnızca arka plandaki bir gökadanın görüntüsünü bozmaz, aynı zamanda ışığını da yükseltebilir. Mercek oluşturan bir gökada kümesinden bakan Hubble, mümkün olandan daha sönük ve daha uzak gökadaları görebilir. Galaksi kümesinin boyutunda fazladan bir merceğe sahip olmak gibidir. Frontier Fields projesi birden çok gökada kümesini inceledi, merceklenmelerini ve madde dağılımlarını ölçtü ve bu en uzak gökadaların bir koleksiyonunu belirledi.
Haçların, halkaların, yayların ve daha fazlasının çeşitli, mercekli görüntüleri hem ilgi çekici hem de bilgilendirici. Yerçekimsel mercekleme, maddenin galaksilerdeki ve galaksi kümelerindeki dağılımını araştırır ve uzak evrenin gözlemlenmesini sağlar. Hubble’ın verileri ayrıca aşağıdakiler için bir temel ve kılavuz sağlar: James Webb Uzay Teleskobukızılötesi gözlemleri Hubble’ın gözlemlerini tamamlıyor.
Yerçekimsel mercekleme hakkında daha fazla bilgi edinin.