Μια σπάνια περίπτωση «Σταυρού του Αϊνστάιν» εντόπισαν αστρονόμοι, αποκαλύπτοντας έναν νεαρό γαλαξία με γηρασμένα άστρα.

«Η ανακάλυψη αυτού του εξαιρετικού αντικειμένου μας επέτρεψε να μελετήσουμε με ακρίβεια τη φύση των άστρων στο κέντρο ενός ελλειπτικού γαλαξία σε μια μακρινή εποχή του σύμπαντος, όταν ο γαλαξίας ήταν ακόμη νέος».

Ο γαλαξίας J1453g, μια ελλειπτική δομή, είναι το πρώτο παράδειγμα βαρυτικού φακού σε τόσο μεγάλη κοσμική απόσταση, του οποίου η μάζα έχει υπολογιστεί με ακρίβεια. Ο J1453g λειτουργεί ως φακός για το φως ενός πιο μακρινού κβάζαρ, μιας περιοχής του διαστήματος που κυριαρχείται από μια ενεργή υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Το φως του κβάζαρ μεγεθύνεται και εμφανίζεται πολλαπλές φορές στην ίδια εικόνα, σχηματίζοντας έναν σταυρό.

Ο συγκεκριμένος γαλαξίας παρατηρείται όπως ήταν πριν από περίπου 8 δισεκατομμύρια χρόνια, όταν το σύμπαν είχε ηλικία μικρότερη των 6 δισεκατομμυρίων ετών. Παρότι πρόκειται για έναν «πρωτογενή» γαλαξία, ο J1453g παρουσιάζει εντυπωσιακές ομοιότητες με τον Γαλαξία μας, γεγονός που δείχνει ότι η εξέλιξη των γαλαξιών μπορεί να είναι πιο περίπλοκη από ό,τι θεωρούσαν οι επιστήμονες.

Όπως εξηγεί ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας, Quirino D’Amato, ερευνητής του Ιταλικού Εθνικού Ινστιτούτου Αστροφυσικής (INAF), «η σύνθεση των άστρων του J1453g είναι παρόμοια με αυτή που βλέπουμε σήμερα στον Γαλαξία μας, σε ένα εντελώς διαφορετικό περιβάλλον και εποχή». Ο ίδιος προσθέτει ότι το εύρημα αυτό δείχνει πως «είμαστε ακόμη μακριά από την πλήρη κατανόηση των διαδικασιών σχηματισμού και εξέλιξης των γαλαξιών».

Το φαινόμενο του βαρυτικού φακού

Η ανακάλυψη αυτή δεν θα ήταν δυνατή χωρίς το φαινόμενο του βαρυτικού φακού, το οποίο περιγράφηκε για πρώτη φορά από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν στη θεωρία της γενικής σχετικότητας το 1915. Σύμφωνα με αυτή, τα σώματα με μάζα καμπυλώνουν τον χωροχρόνο, δημιουργώντας αυτό που αντιλαμβανόμαστε ως βαρύτητα.

Όταν το φως ταξιδεύει μέσα από αυτές τις καμπυλώσεις, η πορεία του αλλοιώνεται. Έτσι, όταν ένα σώμα μεγάλης μάζας παρεμβάλλεται μεταξύ της Γης και ενός πιο απομακρυσμένου αντικειμένου, το φως του τελευταίου μπορεί να μεγεθυνθεί ή να εμφανιστεί πολλαπλές φορές. Το φαινόμενο αυτό αξιοποιείται ήδη από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb για την παρατήρηση αρχαίων και μακρινών γαλαξιών.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, η καθυστέρηση στην άφιξη του φωτός δημιουργεί πολλαπλές εικόνες του ίδιου αντικειμένου, σχηματίζοντας είτε δακτυλίους –τους λεγόμενους Δακτυλίους του Αϊνστάιν– είτε πιο σπάνια, τους Σταυρούς του Αϊνστάιν.

Ένα παράθυρο στην ιστορία των γαλαξιών

Στην περίπτωση του J1453g, ο γαλαξίας βρίσκεται σε σχεδόν τέλεια ευθυγράμμιση με τη Γη και ένα απομακρυσμένο κβάζαρ που τροφοδοτείται από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Η ομάδα των ερευνητών χρησιμοποίησε τις τέσσερις εικόνες του κβάζαρ για να μετρήσει με πρωτοφανή ακρίβεια τη μάζα των άστρων του J1453g, αποκαλύπτοντας δεδομένα που αμφισβητούν τα υπάρχοντα μοντέλα.

Οι επιστήμονες περίμεναν οι ελλειπτικοί γαλαξίες να αποτελούνται κυρίως από άστρα μικρής μάζας, ωστόσο ο J1453g φαίνεται να διαθέτει δομή παρόμοια με εκείνη του Γαλαξία μας. Αυτό σημαίνει ότι ορισμένοι ελλειπτικοί γαλαξίες ίσως εξελίσσονται πιο αργά ή έχουν υποστεί συγκρούσεις με άλλους γαλαξίες.

Η μελέτη αυτή προσφέρει μια από τις πιο ακριβείς μετρήσεις σχηματισμού άστρων στην «εφηβεία» του σύμπαντος, ανοίγοντας νέους δρόμους για την κατανόηση της δημιουργίας και εξέλιξης των μαζικών κοσμικών δομών. Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature Astronomy.

Πηγή: Space.com