Harika bir Einstein yüzüğüne başka bir örnek

En çağrıştırıcı astronomi görüntüleri bizi uzay ve zaman boyunca milyarlarca ışıkyılı uzaklıktaki yıldızlara ve galaksilere götürüyor. Hubble Uzay Teleskobu tarafından çekilen bu galaksinin merkezinde üç galaksiden oluşan bir koleksiyon yer alıyor. Bu fotoğrafta öyle görünmelerine rağmen hepsi birbirine yakın değil. Bu görüntünün büyüleyici yanı, Einstein’ın yerçekimsel halkasının güzel bir örneği olması ve keşfinin halk tarafından mümkün kılınmış olmasıdır.

Bu görseli daha detaylı inceleyelim. Merkezi nokta ışık kaynağıyla başlayın. Bu, yaklaşık üç milyar ışıkyılı uzaklıkta yer alan, SDSS J020941.27+001558.4 adı verilen ön plandaki bir gökadadır. Muhtemelen milyonlarca veya milyarlarca yıldıza, gezegene, bulutsuya ve diğer nesnelere ev sahipliği yapıyor. Merkezi galaksinin hemen üzerinde görünen, SDSS J020941.23+001600.7 adında başka bir galaksi daha var ve o da milyonlarca yıldıza ev sahipliği yapıyor.

Bu galaksilerin her ikisi de kırmızımsı bir ışık halkasıyla çevrelenmiş gibi görünüyor. İster inanın ister inanmayın, bu da bir galaksi. Ama gördüğümüz çarpık görüntüsü. Çok uzakta ve biz onu evrenin sadece 2,6 milyar yaşında olduğu zamanlardaki haliyle görüyoruz.

Bir galaksiyi Einstein Halkasına dönüştürmek

Yani uzak mercekli gökada (HerS J020941.1+001557) halka şeklinde değil. Yerçekimi etkilerinin fantastik bir birleşimi nedeniyle bu şekilde görünüyor. Galaksi, yakındakinin (ışığın merkezi noktası) neredeyse doğrudan arkasında yer alır. Uzaktaki galaksinin ışığı uzayda ilerledikçe, araya giren galaksinin çekim alanı boyunca hareket ediyor. Bu, ışığı “büküyor” ve galaksinin görünümünü burada gördüğümüz halka şekline dönüştürüyor. Buna “Einstein Halkası” deniyor çünkü galaksinin (veya bazı durumlarda araya giren galaksi kümesinin) çekim alanı, ışığı bozan bir “mercek” yaratıyor.

Einstein’ın genel görelilik teorisi, güçlü yerçekimsel alanların ışığın içinden (veya yakınından) geçerken etkilendiğini öngörür. Tüm parçalar birbiriyle (yani arka plandaki galaksi, yerçekimi kaynağı ve Dünya) mükemmel bir çizgideyse, o zaman mükemmel bir halka şekli elde edersiniz. Mükemmel bir dizilişten küçük bir sapma bile yerçekimsel bir yay veya kısmi halka ile sonuçlanacaktır. Burada gördüğümüz şey bu.

Uzay çarpıtmalarıyla Einstein Halkalarını bulma

Einstein halkaları nispeten nadir olsa da, kütleçekimsel merceklenmenin örnekleri evrende mevcuttur. Uzak galaksilerin ve kuasarların merceklenmiş görüntülerinin bilime ilginç katkı sağladığı ortaya çıktı. Örnek vermek gerekirse, uzaktaki bir nesnenin görüntüsünü bozan merceklenme miktarı, gökbilimcilere merceklenen galaksi veya galaksi kümesi hakkında çok şey anlatır.

Araştırmacılar bu bilgiye sahip olduklarında bunu arka plandaki galaksiyi “yeniden inşa etmek” ve yıldızları hakkında daha fazla bilgi edinmek için kullanabilirler. Mercekleme, eski galaksileri görmenin bir yolunu sunuyor ve hatta bu uzak nesnelerdeki süpernova patlamaları gibi şeyleri bile takip edebiliyor. Bilim insanları, karanlık madde ve onun özellikleri hakkında daha fazla bilgi edinmek, hatta evrenin genişleme oranını tahmin etmek için mercekli nesneleri kullanıyor.

Hubble ve diğer teleskoplar bu kozmik dizilişlerin çok sayıda görüntüsünü aldı; bu, tam olarak incelenecek zamanın ötesinde bir rakam. Bir grup gökbilimci, Subaru Teleskobu’nun “Hyper Suprim-Cam” (HSC) aygıtından görüntüler topladı ve bunları bir veritabanına koydu. Bu görüntüler HSC’nin gerçekleştirdiği devasa gökyüzü araştırmasının bir parçası. Bilim insanları, HSC’nin görüntülerinde yüzlerce merceğin yakalanabileceğini tahmin etti. Bunları bir vatandaş-bilim portalı olan Zooniverse aracılığıyla kullanıma sunmaya karar verdiler. Daha sonra, Space Warps adlı bir projenin parçası olarak halkı görüntüleri ayırmaya davet ettiler. Amaç lens aramaktı. Özellikle Einstein Yüzüklerini bulmak istiyorlardı.

Ocak 2014’te Spacewarps sitesindeki vatandaş bilim insanları bu merceği HSC verilerinde tespit etti. Bu, HSC verileri üzerinde saatlerce süren yerçekimsel mercek sınıflandırmalarının sonucuydu. Bu merceği bulan dört gruptan biriydiler ve ayrıca Kanada-Fransa-Hawaii Teleskobu, Herschel teleskopu ve Planck sondasından alınan görüntülerde de tespit edildi. O zamandan bu yana mercek, Hubble da dahil olmak üzere birçok başka teleskop tarafından incelendi.

Evreni araştırmak için mercek kullanmak

Bunun gibi yerçekimsel mercekler, kozmik zamanın erken dönemlerini incelemek için benzersiz bir yol sağlar. Çarpık galaksilerin ve kuasarların dikkatli incelenmesi, evrenin çok genç olduğu dönemde nasıl göründüklerine dair fikir veriyor. Oluşumlarını, yıldızlarının oluşumunu (ve ölümlerini) ve daha küçük galaksilerin nasıl birleşerek daha büyük galaksiler oluşturduğunu takip edebiliriz. Aktif galaktik çekirdeklerin mercekli görüntüleri, erken tarihte merkezi süper kütleli kara deliklerin oluşumuna dair bazı ciddi ipuçları da verebilir.

Yerçekimi merceklerini evrenin loş ve uzak bölgelerini araştırmanın bir yolu olarak düşünün. Neredeyse zaman makinelerine benziyorlar ve bize eski kozmik olaylara ve süreçlere daha net bir bakış sağlıyorlar. Bu merceklerden bazıları bunun kadar dramatik değil, ancak daha zayıf olanlar bile bize daha uzaktaki nesnelerin kısa bir görüntüsünü gösteriyor ve onları yaratan yerçekimsel yapılara dair içgörü sağlıyor.