Un obiettivo gravitazionale è lo specchio deformato finale dell’Universo. Distorce la vista degli oggetti situati dietro di esso, ma fornisce anche informazioni straordinarie su galassie e quasar lontani. Gli astronomi, utilizzando il Telescopio Spaziale Hubble (HST), hanno recentemente rilasciato una nuova immagine di una di queste strane apparizioni chiamata “The Carousel Lens”. Si tratta di un raro allineamento di sette galassie di sfondo che appaiono tutte distorte da un ammasso di galassie interposto.

Secondo il fisico senior del Berkeley Lab, David Schlegel, questo obiettivo gravitazionale è una grande scoperta per gli astronomi. “Questo è un incredibile ‘allineamento galattico’ – una configurazione fortunata di più galassie lungo una linea di vista che copre la maggior parte dell’universo osservabile,” ha affermato. “Trovare un tale allineamento è come cercare un ago in un pagliaio. Trovarne tutti questi è come otto aghi allineati precisamente dentro quel pagliaio.”
Il Carousel Lens è stato scoperto nei dati della Dark Energy Survey alcuni anni fa. Ora gli astronomi stanno concentrando i loro sforzi su di esso per misurare la sua massa e gli effetti sulle immagini di galassie più distanti. Questo allineamento gravitazionale di sette galassie e un ammasso di galassie in primo piano potrebbe fornire nuove intuizioni sul giovane Universo attraverso le sorgenti galattiche ad alto redshift, le proprietà dell’ammasso di lente e domande ancora senza risposta nella cosmologia.
Un esempio dell’obiettivo gravitazionale Carousel trovato nei dati dei DESI Legacy Surveys. Ci sono quattro set di immagini lente in DESI-090.9854-35.9683. Corrispondono a quattro diverse galassie di sfondo — dall’arco rosso gigante più esterno all’arco blu brillante più interno. Tutte appaiono gravitatamente distorte — o lente — dalla galassia arancione al centro.
Analizzando il Carousel Gravitational Lens
Gli obiettivi gravitazionali su larga scala nell’Universo consistono tipicamente in un “oggetto di lente” e oggetti più distanti dietro di esso. Generalmente, quegli oggetti distanti sono galassie e quasar. (Gli obiettivi gravitazionali su piccola scala si verificano quando un pianeta passa davanti alla sua stella, per esempio.) Tuttavia, il Carousel Lens è di natura più “cosmica”, coprendo oggetti distanti milioni di anni luce. In particolare, l’ammasso che genera la lente si trova a circa 5 miliardi di anni luce dalla Terra. È anche designato come DESI-090.9854-35.9683 e ha almeno quattro grandi membri galattici, oltre a diversi altri possibili membri dell’ammasso.
Il Carousel include almeno sette galassie distanti. Si trovano a una distanza che varia da 7,62 a 12 miliardi di anni luce dalla Terra. Il loro allineamento con l’ammasso di lente ha portato a più immagini di ciascuna delle galassie più distanti. Le loro forme sono il risultato dell’effetto “specchio deformato” che allunga le loro apparizioni. La galassia etichettata “4a, 4b, 4c, 4d” forma in realtà un quasi perfetto “Incrocio di Einstein”, che mostra la distribuzione simmetrica della massa nella lente.
Il Carousel è un grande esempio di un “obiettivo forte” nell’Universo, secondo Xiaoshang Huang, parte del team di Berkeley che lo studia. “Il nostro team ha cercato obiettivi forti e sta modellando i sistemi più preziosi,” ha affermato Huang. “Il Carousel Lens è un incredibile allineamento di sette galassie in cinque gruppi che si allineano quasi perfettamente dietro l’ammasso di lente in primo piano. Mentre appaiono attraverso la lente, le immagini multiple di ciascuna delle galassie di sfondo formano pattern circolari concentrici attorno alla lente in primo piano, come in un carosello. Si tratta di una scoperta senza precedenti e il modello computazionale generato mostra una prospettiva altamente promettente per misurare le proprietà del cosmo, incluse quelle della materia oscura e dell’energia oscura.”

Il Carousel Lens visto dall’HST contrassegnato dalle galassie. Gli indicatori “L” vicino al centro (La, Lb, Lc e Ld) mostrano le galassie più massicce nell’ammasso di lente. Sette galassie uniche (numerate da 1 a 7) – situate ulteriormente a 2.6 a 7 miliardi di anni luce oltre la lente – appaiono in più iterazioni distorte “a specchio deformato” (indicate dall’indice delle lettere di ciascun numero, ad esempio, da a a d), come visto attraverso la lente. (Crediti: William Sheu (UCLA) utilizzando i dati HST.)
Cosa rende questo obiettivo così speciale?
Nel loro recente lavoro, Schlegel, Huang e altri hanno descritto come modellare il Carousel Lens per comprendere la sua struttura. Sottolineano che mostra quasi ogni configurazione di lente che gli astronomi vedono in tali apparizioni. Ci sono vari archi, forme a diamante, l’Anello di Einstein e lente doppia.
Il grande intervallo di distanze tra la lente stessa e le galassie che sta distorcendo presenta anche alcune aree interessanti di studio cosmologico. In particolare, il team scientifico spera di effettuare ulteriori studi spettrali per comprendere la distribuzione della materia nell’ammasso di lente. Almeno sette sorgenti lente aiuteranno a vincolare la quantità di materia nell’ammasso e a capire le quantità di materia oscura e barionica in tali sistemi.
Oltre alla distribuzione della materia, il team può anche utilizzare questo sistema di lente come un modo per comprendere le caratteristiche delle sorgenti lente distanti. Questo è importante perché le più vicine forniscono intuizioni sulle condizioni nelle loro varie epoche di storia cosmica. Ad esempio, la sorgente 7 è una “sorgente vicina” interessante che potrebbe essere una galassia “quiescente” ad altissimo redshift. Apparentemente è molto “rossa” nelle misurazioni infrarosse e altre di questo tipo sono state osservate dall’HST. La sorgente 7 potrebbe essere un esempio efficiente di ciò che viene chiamato “quenching galattico precoce”.
Ciò avviene quando la formazione stellare si interrompe e la galassia diventa quiescente. Ci sono diversi modi in cui ciò potrebbe accadere, ma il più comune è qualche tipo di feedback tra il buco nero supermassiccio centrale e le regioni periferiche. Ciò potrebbe verificarsi come risultato di fusioni galattiche, ad esempio, che erano molto comuni nell’Universo primordiale. Il Carousel Lens (e altri del suo tipo) offre un modo speciale per studiare quella epoca della storia cosmica e gli eventi che hanno modellato le galassie che vediamo oggi.
Per Maggiori Informazioni
Ingigantire lo Spazio Profondo attraverso il ‘Carousel Lens
Il Carousel Lens: un obiettivo forte ben modellato con più sorgenti confermate spettralmente da VLT/MUSE
Obiettivo gravitazionale trovato nei dati dei DESI Legacy Surveys
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