Необичайно изображение на далечна гравитационно линзирана галактика получиха астрономите в хода на наблюдения на телескопа ALMA в режим дълга база (ALMA Long Baseline Campaign).
На снимката се виждат принадлежащи към галактиката области на звездообразуване с такава детайлизация, каквато никога преди не е постигана за толкова далечни обекти. По ниво на дейтайлност наблюденията оставят далече зад гърба си тези на космическия телескоп „Хъбъл“. Откритите в далечната галактика области на зведообразуване представляват гигантски аналог на мъглявината Орион, намираща се в нашия Млечен път.
В хода на програмата Long Baseline Campaign са получени уникални наблюдателни резултати и безпрецедентно детайлна информация за обекти както от близката, така и от далечната Вселена. В края на 2014 година в рамките на тази програма са извършени наблюдения на далечната галактика SDP.81.
Светлината, която достига до нас от тази галактика, е подложена на въздействието на специфичен ефект, известен като гравитационно линзиране. Същността му се състои в това, че голяма галактика, озовала се на лъча на зрението между Земята и SDP.81, действа като леща върху светлинното излъчване на далечната галактика – захваща я със силата на своето привличане и създава картина, наречена пръстен на Айнщайн (Einstein Ring).
Данните, получени на телескопа ALMA при наблюденията на SDP.81, са анализирани от шест независими групи учени. Резултатът от този поток научни данни е безпрецедентно подробна информация за наблюдаваната галактика – нейната структура, население, движение и други физически характеристики.
В резултат на прилагане на фини методи за астрономическо моделиране в SDP.81 е открита невиждана досега тънка структура – прахов облак, който очевидно е гигантско хранилище на молекулярен газ, строителен материал за звезди и планети. Моделирането послужило да се отстранят изкривяващите дефекти от увеличаващата гравитационна леща.
Окончателната яснота на изображенията, получени на ALMA, се оказала толкова висока, че станало възможно различаването на области на звездообразуване с размер до 100 светлинни години. Тези области изглеждат гигантски аналози на известната мъглявина Орион в нашата галактика – в тях се образуват хиляди пъти повече звезди. За първи път звездообразуване се наблюдава на толкова голямо разстояние – на другия край на Вселената.
Като изучават данните от спектрите, регистрирани на ALMA, астрономите измерват и въртенето на далечната галактика и могат да оценят нейната маса. Тези данни показват, че газовите купове в галактиката са нестабилни; газовите облаци се свиват и в бъдеще вероятно ще се превърнат в нови обширни области на звездообразуване.
Интересно е, че моделирането показва присъствието на свръхмасивна черна дупка в центъра на по-близката линзираща галактика. Централната част на галактиката е прекалено слаба, за да може да се регистрира, и поради това астрономите правят заключение, че галактиката леща съдържа черна дупка с маса повече от 200–300 милиона Слънца.
Далечната линзирана галактика се вижда за нас такава, каквато е била тя, когато възрастта на Вселената е била само 15% от сегашната – едва 2,4 милиарда години след Големия взрив. За да долети до нас, светлината от нея е имала нужда от време, което повече от два пъти превишава възрастта на Земята (11,4 милиарда години).
Гравитационните лещи са предсказани от Алберт Айнщайн в рамките на общата теория на относителността. Според нея материални обекти огъват пространството и времето. Ако през такава изкривена област на пространство-времето премине светлина, нейните лъчи също се изкривяват. Затова изключително масивни обекти – големи галактики и галактични купове – действат като огромни лупи.
Специалният случай на такава космическа леща, в която Земята, линзиращата галактика и далечната линзирана галактика се намират точно на една права, се нарича пръстен на Айнщайн. При това гравитационната леща събира минаващата през нея светлина в правилен пръстен.
