A kutatók egy, a The Astrophysical Journal Letters-ben publikált tanulmányban írták le a most felfedezett Einstein-keresztet. Ez a különös jelenség akkor észlelhető, amikor a téridő görbülete egy hatalmas tömegű objektum körül egy távolabbi galaxis fényét négy különálló “képre” hasítja, amelyek egy kereszt pontjaihoz hasonlítanak.

A jelenség oka, hogy a téridő nem egyöntetűen lapos, hanem a gravitáció hatására meggörbül és benyomódik, ami érdekes hatással lehet a rajta áthaladó fényre is – a fény ilyetén eltérítését nevezzük gravitációs lencsének, ami tehát “a tér nagy tömegű objektumok által okozott elhajlítása, mely a közelében egyenes vonalban haladó fény terjedését is meggörbíti, így lencseként működik”.

A dolgot úgy kell elképzelni mint egy puha matracot. Ha a matracra rápakolok mondjuk egy nehezebb súlyzót, akkor az részben besüpped ebbe a matracba, miközben létrehoz egy gödröt. Ha most bármit át szeretnék gurítani ezen a területen, akkor az a mélyedés miatt le fog az eredeti pályájáról térni.

Valami hasonló történik a téridővel is: ha egy tömeg elég jelentős, akkor a téridő meggörbül és meghajlik az adott objektum körül, és ezért minden fény, amely ezen a téridőn áthalad, egy ívelt utat követ, és végül letér az eredeti irányából. Épp ezért ilyenkor valami olyasmi történik, mint amikor lencsén keresztül szemlélünk valamit – megjelenik egyfajta nagyító hatás, és ennek köszönhető a jelenség elnevezése.

A lenti képen azt láthatjuk, hogy a forrásgalaxisból érkező fény miként "görbül" meg a nagyobb tömegű objektum hatására, és miként érkezik be hozzánk a Földre ezt követően.

A fény eltérítésének módja természetesen különböző aspektusok miatt meglehetősen változatos lehet, de bizonyos körülmények megléte esetén négy duplikációt kapunk az előtérben lévő objektum körül: ez az Einstein-kereszt.

Mint arról a Science Alert beszámol, a DESI-253.2534+26.8843 elnevezésű Einstein-kereszt felfedezése e ritka jelenségek kicsi, de egyre növekvő gyűjteményét egészíti ki. A jelenség segítségével egyébként a tudósok betekintést nyerhetnek az Univerzum távoli régióiba, mivel a távolabbi lencsés galaxis felnagyított és sokszorosított képeinek megfigyelésével a kutatók részletesebben tanulmányozhatják azt, mint az egyébként lehetséges lenne.

Aleksandar Cikota, az NSF NOIRLab csillagásza által vezetett tudóscsoport a Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) Legacy Imaging Surveys adatait használta az Einstein-kereszt felfedezésének a megerősítésére és az elemzésére. Ezenkívül a Very Large Telescope MUSE műszerét vetették még be a tanulmány során. A GIGA-Lens szoftvert felhasználva pedig elvégezték a gravitációs lencse modellezését, amely lehetővé tette a rendszer tulajdonságainak pontos és hatékony kiszámítását.

Az egyik legjelentősebb eredmény a forrásgalaxis teljes nagyítása volt, amely a gravitációs lencsehatás miatt 10,47-szeres nagyítást tett lehetővé. Ez – mint tehát arról már szó volt – lehetővé teszi a tudósok számára, hogy részletesebben tanulmányozzák a távoli galaxisokat, és jobban megértsék tulajdonságaikat.

Ezenkívül a kutatóknak sikerült megvizsgálni egy kisebb előtérgalaxis hatását is magára a lencsehatásra – ez az információ pedig döntő jelentőségű a gravitációs lencsék pontosabb megértéséhez. A csillagászok több gravitációs lencserendszer felfedezését is várják az elkövetkező évtizedben, ezért a mostani tanulmány módszerei és eredményei hozzájárulhatnak a távoli Univerzum lenyűgöző jelenségeinek a további felfedezéséhez.

(Kép: Cikota et al., arXiv, 2023)