Cercetătorii au folosit o „Cruce Einstein” pentru a studia o galaxie tânără cu stele bătrâne

Astronomii au descoperit o lentilă gravitațională rară, de tip „Cruce Einstein”, care scoate la iveală o galaxie tânără cu stele bătrâne.

Această galaxie tânără cu stele bătrâne, numită J1453g, este o galaxie eliptică și prima lentilă gravitațională aflată la o distanță cosmică mare pe care cercetătorii au reușit să o „cântărească” cu precizie. J1453g curbează și amplifică lumina provenită de la un quasar (o regiune dominată de o gaură neagră supermasivă care se hrănește intens) și mai îndepărtat, făcându-l să apară de mai multe ori în aceeași imagine, sub forma unei cruci.

• De ce pâinea îngrașă chiar și atunci când nu o mâncăm în exces?
• În 1984, un astronaut NASA a zburat nelegat pentru a captura un satelit. De ce a…

Galaxia este observată așa cum era acum aproximativ 8 miliarde de ani, când Universul avea mai puțin de 6 miliarde de ani vechime. Deși este considerată o galaxie primordială, aflată în stadiile timpurii de evoluție, J1453g seamănă în mod surprinzător cu Calea Lactee, galaxia noastră „matură”. Acest lucru sugerează că formarea și evoluția galaxiilor ar putea fi mult mai complexe decât se credea până acum.

„Descoperirea acestui obiect excepțional ne-a permis să studiem cu mare precizie natura stelelor din centrul unei galaxii eliptice într-o epocă îndepărtată a Universului, când galaxia încă era tânără. Faptul că structura lor este foarte asemănătoare cu ceea ce vedem astăzi în Calea Lactee, într-un mediu și într-o epocă complet diferite, este surprinzător. Acest lucru arată că încă suntem departe de a înțelege pe deplin procesele de formare și evoluție ale galaxiilor și reprezintă un punct important pentru dezvoltarea viitoarelor modele”, a declarat liderul echipei, Quirino D’Amato, cercetător la Institutul Național de Astrofizică din Italia.

Teoria lui Einstein

Această cercetare nu ar fi fost posibilă fără un fenomen cosmic anticipat de Albert Einstein în 1915, în teoria relativității generale.

Potrivit relativității generale, obiectele cu masă curbează structura spațiu-timpului, o entitate cu patru dimensiuni. Cu cât un obiect are o masă mai mare, cu atât produce o deformare mai puternică, iar această curbură este percepută de noi ca gravitație. Cu alte cuvinte, masa determină intensitatea influenței gravitaționale, explică Space.com

Atunci când lumina trece prin aceste deformări ale spațiu-timpului, traiectoria ei, în mod normal dreaptă, este deviată. Gradul de deviere depinde de cât de aproape trece lumina de obiectul masiv.

Astfel, când un corp foarte masiv se află între Pământ și un obiect mai îndepărtat, lumina provenită de la acel obiect poate ajunge la telescoape pe traiectorii diferite și în momente diferite. Aceste obiecte intermediare pot amplifica imaginea sursei din fundal, fenomen numit lentilare gravitațională. De altfel, acest efect este exploatat de Telescopul Spațial James Webb pentru a observa galaxii foarte îndepărtate și vechi.

Uneori, diferențele de timp și traseu fac ca obiectul din fundal să apară de mai multe ori în aceeași imagine. Aceste imagini multiple pot forma inele (cunoscute drept Inele Einstein) sau, mai rar, cruci, așa cum este cazul de față. În acest exemplu, alinierea aproape perfectă dintre Pământ, galaxia J1453g și quasarul îndepărtat produce forma caracteristică de „Cruce Einstein”.

Cum s-a format această galaxie tânără cu stele bătrâne?

Lentilarea gravitațională nu este utilă doar pentru a observa obiecte altfel invizibile, ci oferă și informații detaliate despre obiectul care acționează ca lentilă. În cazul lui J1453g, cercetătorii au folosit imaginile multiple ale quasarului pentru a determina distribuția masei stelare din galaxie cu o precizie fără precedent. Rezultatele au scos la iveală un comportament neașteptat.

În mod obișnuit, oamenii de știință consideră că nucleele galaxiilor eliptice se formează rapid și sunt dominate de stele cu masă mică. Totuși, J1453g pare să aibă o structură mai apropiată de cea a Căii Lactee, o galaxie spirală barată, ceea ce sugerează că unele galaxii eliptice s-ar putea forma mai lent și ar putea conține stele mai grele în centru.

O altă posibilitate este ca J1453g să fi fost remodelată în trecutul său timpuriu de un eveniment violent, cum ar fi o coliziune și fuziune cu o altă galaxie.

Prin urmare, aceste rezultate nu doar că oferă una dintre cele mai precise măsurători ale formării stelelor în perioada de „adolescență” a Universului, dar deschid și o nouă perspectivă asupra modului în care se formează și evoluează structurile cosmice masive. Studiul sugerează o istorie mult mai dinamică și complexă a galaxiilor decât se credea anterior.

Rezultatele au fost publicate în revista Nature Astronomy.

Vă recomandăm să citiți și:

Test de cultură generală. Ce este entropia?

Pentru prima dată, fizicienii au „încurcat” doi atomi în mișcare, validând o teorie cuantică

Un nou crater pe Lună, cu un diametru de 225 de metri, a fost fotografiat cu o sondă NASA

O gaură neagră s-a trezit după 100 de milioane de ani și a erupt ca un vulcan cosmic