Teleskop Webba zrobił zdjęcie pierścienia Einsteina. Dzieli go od Ziemi aż 12 mld lat świetlnych

Odległości w kosmosie znacznie przekraczają dystanse, które możemy sobie wyobrazić. 12 mld lat świetlnych od Ziemi znajduje się galaktyka oznaczona jako SPT-S J041839-4751.8. Jej światło zaczęło podróżować w kierunku Układu Słonecznego na długo przed tym, zanim w ogóle powstała nasz planeta. Zanim dotarło do nas, musiało pokonać 1,135*10²³ km.

Na swojej drodze światło to napotkało jednak pewną przeszkodę. Był to mocno zakrzywiony obszar czasoprzestrzeni. W jego środku znajdował się bardzo masywny obiekt, inna galaktyka. Poruszając się po tej wygiętej czasoprzestrzeni, światło zakrzywiło się.

Tak się złożyło, że dokładnie na linii prostej, wyznaczonej przez galaktykę SPT-S J041839-4751.8 i masywną galaktykę przed nią, znajdował się Teleskop Webba. W tym szczególnym przypadku teleskop mógł sfotografować charakterystyczny pierścień utworzony przez zakrzywione światło. Nazywa się go pierścieniem Einsteina, od nazwiska twórcy ogólnej teorii względności.

Pierścień odległy o 12 mld lat świetnych

Wiadomość o sfotografowaniu przez Teleskop Webba pięknego pierścienia Einsteina pojawiła się sześć dni temu w serwisie Reddit. Opublikował ją użytkownik o nicku Spaceguy44. Przedstawia się jako magistrant astronomii. Spaceguy44 zaznacza, że zdjęcie z Teleskopu Webba, które pokazał, zostało przez niego pokolorowane. Dzięki temu pierścień Einsteina uwidocznił się w pełnej krasie.

– Galaktyka SPT-S J041839-4751.8 znajduje się dokładnie za masywną galaktyką przed nią. Nie bylibyśmy jej w stanie zobaczyć, gdyby nie to, że grawitacja zakrzywia światło – napisał Spaceguy44. – Gdyby nie efekt soczewkowania grawitacyjnego (czyli zakrzywienia promieni świetlnych w polu grawitacyjnym, co powoduje pojaśnienie światła i powiększenie obrazu – przyp. red.), galaktyka wyglądałaby prawdopodobnie tak samo, jak większość odległych galaktyk. Czyli byłaby małą plamką światła – dodał.

Co to jest MIRI?

Fotografia powstała dzięki instrumentowi badawczemu MIRI. To jedno z czterech urządzeń naukowych, w jakie wyposażony jest Teleskop Webba. MIRI jest spektrografem i kamerą w jednym. Pracuje w temperaturze zaledwie minus 266 st. C, czyli tylko siedem stopni powyżej zera bezwzględnego.

Co ciekawe, ten sam pierścień Einsteina sfotografował w sierpniu również inny instrument Webba. Zdjęcie wykonane przez kamerę bliskiej podczerwieni NIRCam nie było jednak tak spektakularne.

Czy Einstein przewidział istnienie pierścieni?

Tego, że światło może zakrzywiać się w polu grawitacyjnym, Albert Einstein domyślił się już w 1912 roku. Czyli cztery lata przed opublikowaniem przełomowej pracy opisującej ogólną teorię względności. Dwanaście lat później, w 1924 r., rosyjski fizyk Oriest Chwolson opisał szczególny przypadek, gdy źródło światła, obiekt działający jak soczewka grawitacyjna i obserwator będą znajdować się niemal w jednej linii. Chwolson przewidział, że doprowadzi to do powstania świetlnego „efektu halo”.

Była to jednak tylko teoria. „Nie ma nadziei na zaobserwowanie tego fenomenu bezpośrednio” – pisał Einstein w 1936 r. Rozważał bowiem światło gwiazdy, które byłby trudne do uchwycenia. I chociaż się pomylił, to jednak zadanie faktycznie było wyjątkowo trudne. Pierwszy kompletny pierścień Einsteina został odkryty dopiero w 1998 r. z pomocą Teleskopu Hubble’a.

Dziesięć lat później, w 2008 r., za pomocą tego samego teleskopu sfotografowano jeszcze bardziej zdumiewający fenomen – podwójny pierścień Einsteina w systemie SDSSJ0946+1006. Utworzyły go trzy galaktyki ułożone w linii prostej, odległe odpowiednio o 3, 6 i 11 mld lat świetlnych. Jeden z astronomów, którzy dokonali tamtego odkrycia, porównał je do „trafienia głównej wygranej na loterii”.

Źródła: ScienceAlert, Reddit, Astronomia.pl.