Galaktyki grawitacyjnymi teleskopami

Dzięki swojej masie olbrzymie galaktyki stanowią naturalne teleskopy umożliwiające astronomom sondowanie odległego Wszechświata na niespotykanych dotąd głębokościach. Dzięki uznaniu olbrzymiego potencjału tkwiącego w grawitacyjnym wzmocnieniu duża część czasu pracy teleskopu Hubble’a (HST) została skierowana na dwa główne badania takich olbrzymich galaktyk.

Badania "CLASH" i "Frontier Fields" ujawniły nieznane wcześniej ale potężne soczewki grawitacyjne. Rzucenie światła na właściwości obrazu wielu galaktyk było głównym naukowym impulsem leżącym u podstaw projektu "Investigating the properties of the early Universe with lensed galaxies" (LENSGAL) finansowanego ze środków UE. Naukowcy określili ich przesunięcia ku podczerwieni i przewidywane odległości między soczewkami i źródłami występującymi w tle.

Opracowanie precyzyjnych map rozmieszczenia masy galaktyk tworzących soczewki było ważne dla określenia wzmocnienia grawitacyjnego, a tym samym dla obliczenia jaskrawości subiektywnej galaktyk znajdujących się w tle. Do tego celu naukowcy uczestniczący w projekcie LENSGAL wykorzystali nowe techniki modelowania soczewki. Następnie wykorzystali oni obserwacje teleskopu Hubble’a oraz dane uzyskane w ramach badania Sloan Digital Sky Survey i dane pochodzące z satelity Herschela.

Projekt LENSGAL ma na celu zbadanie dziesiątek potężnych galaktyk, zapewniających soczewkowania sięgające 40-krotności znacznej części pól widzenia teleskopów. W wyniku tego naukowcy mieli możliwość sondowania działania jaskrawości subiektywnej galaktyk cechujących się wysokim przesunięciem ku podczerwieni do granic, które wcześniej były nieosiągalne bez zastosowania wzmocnienia grawitacyjnego. Wykryte linie silnych emisji umożliwiły im również określenie ich metaliczności tlenowej.

Dzięki wykorzystaniu wzmocnienia soczewkowania, naukowcy uczestniczący w projekcie LENSGAL mogli spektroskopowo potwierdzić istnienie galaktyk poza przesunięciem ku podczerwieni wynoszącym 7. Ponadto, umożliwiło to wykrycie populacji galaktyk o mniejszej widoczności od tych, które sondowano podczas wcześniejszych obserwacji odległego Wszechświata. Opracowane dzięki temu mapy galaktyk o małej masie i wysokim stopniu przesunięcia ku podczerwieni prawdopodobnie zmienią nasze rozumienie ewolucji galaktyk.

Projekt LENSGAL ujawnił wzmocnienia widoczne w soczewce galaktyki i występujące w tle do niespotykanych wcześniej granic, ale sondował również populację galaktyki do poziomu karła. Zakłada się, że dostępność obrazów o wysokiej rozdzielczości, takich jak te przechowywane w archiwach Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) rzuci tak potrzebne światło na procesy fizyczne rządzące ewolucją galaktyk w środowisku ich skupisk.