Znajdujące się na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Hubble’a urządzenie Advanced Camera for Surveys (ACS), wykorzystało naturalną soczewkę grawitacyjną do obserwacji odległych obszarów Wszechświata. Oprócz nowego spojrzenia na Kosmos, wynik obserwacji może rzucić światło na problemy ewolucji galaktyk i ciemnej materii.

Teleskop obserwował Wszechświat poprzez centrum jednej z najbardziej masywnych znanych gromad galaktyk, odległej o 2,2 miliarda lat świetlnych i oznaczonej Abell 1689. Wymagało to ponad 13-godzinnej obserwacji. Grawitacja bilionów gwiazd znajdujących się w gromadzie oraz ciemnej materii zadziałała niczym potężna i odległą kosmiczna soczewka. To znane z ogólnej teorii względności zjawisko zakrzywiania biegu światła przez grawitację dużej masy zwiększyło jasność galaktyk położonych znacznie dalej.

Zdolność rozdzielcza instrumentu Advanced Camera połączona z działaniem tej soczewki ukazała odległe galaktyki, dotąd nieosiągalne dla “oczu” HST. Niektóre mogą świecić dwa razy słabiej niż te, które Teleskop sfotografował w Głębokim Polu Hubble’a (Hubble Deep Field). Uczeni sądzą, że najodleglejsze zarejestrowane obiekty są odległe od nas o około 13 miliardów lat świetlnych.

Na otrzymanym zdjęciu obrazy setek galaktyk leżących miliardy lat świetlnych od nas są widoczne w postaci zniekształconych przez grawitację czerwonych i niebieskich łuków światła. Mimo, że soczewkowanie grawitacyjne było wielokrotnie obserwowane za pomocą instrumentów naziemnych oraz HST, nigdy nie uzyskano tak szczegółowego jego obrazu.

Zdjęcie z Advanced Camera ukazuje 10 razy więcej łuków niż można by zobaczyć za pomocą teleskopów naziemnych. Instrument jest pięciokrotnie czulszy i daje dwukrotnie większą jakość obrazu niż jego poprzednik, który przez wiele lat pracował na kosmicznym obserwatorium.

Szczegółowa analiza zdjęć może rzucić nowe światło na naturę ciemnej materii. Ta tajemnicza, niewidoczna masa jest źródłem większości pola grawitacyjnego we Wszechświecie, gdyż jest jej znacznie więcej niż materii “zwykłej”, z której zbudowane są gwiazdy, planety i galaktyki. Soczewkowanie pozwala uczonym badać rozkład ciemnej materii w gromadach galaktyk. Może dać nam nowe informacje na temat jej natury. Poprzez badanie zsoczewkowanego światła odległych galaktyk uczeni będą mogli dokładniej śledzić historię formowania się gwiazd we Wszechświecie w ciągu ostatnich 13 miliardów lat.

Zakrzywienie przestrzeni i ugięcie promienia świetlnego zostało przewidziane przez Alberta Einsteina na początku XX wieku. Kiedy formułowano prawa teorii względności, astronomowie nie wiedzieli jeszcze, że poza Drogą Mleczną gwiazdy łączą się w inne galaktyki. Po ich odkryciu okazało się, że mogą one działać niczym ogromne soczewki.

Autor

Michał Matraszek