Kütleçekimsel merceklenme

Kütlenin ışığı halkalara, haçlara ve yaylara nasıl büktüğü ve görmediğimizi tartmamıza nasıl izin verdiği

Adım adım

Kütle ışığı büker

Güneş için bükülme çok küçüktür. Koca bir galaksi ya da galaksi kümesi için ise görülecek kadar büyüktür: bir kütle düzensiz bir mercek gibi davranır ve arkasındaki çok uzak bir şeyden gelen ışık bize birden fazla yönden ulaşabilir. Burada koyu nokta mercektir (çizim), arkasındaki galaksi ise iki kez görülür.

Hizalanma

Arkadaki galaksi merceğin hizasına kaydıkça, iki görüntüsü merceğin çevresinde döner, uzar ve parlar, sonunda bir halkada birleşir.

Mercek denklemi ışığın nereden geliyormuş gibi göründüğünü söyler. Kaynak hattan biraz saptığında iki görüntü olur, merceğin her yanında bir tane; uzak tarafta uzun bir yay, yakında kısa bir yay. Hizalanma ne kadar yakınsa görüntüler o kadar uzar ve o kadar parlar.

Tam hizalanmada iki görüntü tam bir daire olur: Einstein halkası. Yarıçapı, Einstein yarıçapı, merceğin kütlesinin kareköküyle büyür. Deneyebilirsin: resmi sürüklemek arkadaki galaksiyi merceğin üzerinden iter ve görüntüler onu izler.

Einstein Haçı

Her görüntü kendi başına parlar ve söner, çünkü mercek galaksideki tek tek yıldızlar onun önünden geçip onu yeniden büker. Gökbilimciler bu titreşimi, kuasarın diskini, yani yalnızca ışık günleri genişliğindeki ve hiçbir teleskopun doğrudan göremeyeceği bir bölgeyi incelemek için kullanır.

Karanlık maddeyi tartmak

Clowe'un ekibi onu 2006'da inceledi. Pembe parıltı, sıradan maddenin çoğunu barındıran ve X ışınlarında görülen sıcak gazdır; mavi, merceklenmenin bulduğu kütledir. İkisi de burada ölçüldükleri yere çizilmiştir: kütle gazın olduğu yerde değildir.

Gaz çarpışmayla, iki duman bulutu gibi yavaşlar. Kütle, kendi içinden geçen bir şeymiş gibi galaksilerle birlikte hareket etmeye devam etti. Bu, maddenin çoğunun karanlık olduğunu ve neredeyse etkileşmediğini gösteren en iyi kanıtlardandır ve yalnızca kütleçekimini değiştirerek açıklamak zordur.

Zaman boyunca görülen bir yıldız

2022'de Welch'in ekibi Earendel'i, kırmızıya kayması 6,2 olan bir galaksiden bir kümenin uzattığı bir yayda, Gündoğumu Yayı'nda buldu. Merceğin en güçlü olduğu bir çizginin tam üzerinde büyütme yüzlere ya da binlere ulaşır; başka türlü hiçbir yıldızın görülemeyeceği bir uzaklıkta tek bir yıldızı göstermeye yeter.

Merceklenme doğanın kendi teleskopudur ve James Webb Uzay Teleskobu en derin görüntüleri için kümeleri böyle kullanır. Earendel'in bir yıldız mı yoksa birkaç yıldız mı olduğu hâlâ inceleniyor. Resmin gösterdiği, bulunduğu yayın üzerine çizilmiş bir ışık noktasıdır.