Mednarodna ekipa astronomov je s pomočjo Nasinega satelita Fermi prvič do sedaj opravila meritve gravitacijskega lečenja v gama valovnem območju. Ta dosežek odpira nove možnosti raziskovanja, sploh nove načine za opazovanje območij okrog supermasivnih črnih lukenj. Prav tako bo v starih podatkih satelita Fermi mogoče najti nove, še nepoznane sisteme, ki delujejo kot gravitacijske leče.
Gravitacijske leče so nekakšni naravni teleskopi, ki nastanejo, ko masivni objekt ukrivi prostor okrog sebe in pri tem v smeri opazovanja zbere ter tako ojača svetlobo iz bolj oddaljenih izvorov, ki se nahajajo za tem objektom.
Septembra 2012 je instrument Fermi LAT (Large Area Telescope), ki detektira visoko-energijske gama fotone, zaznal zaporedje svetlih in kratkotrajnih gama bliskov iz izvora B0218+357, ki je od nas oddaljen 4.35 milijard svetlobnih let, v smeri ozvezdja Trikotnik. Ti močni bliski iz znanega sistema z gravitacijsko lečo so bili dober razlog, da so se znanstveniki tem podatkom posvetijo bolj natančno. "Par let po izstrelitvi satelita Fermi smo že razmišljali o teh meritvah in kako bi jih izvedli, leta 2012 pa smo lahko vse skupaj tudi realizirali," je povedal glavni avtor raziskave Teddy Cheung iz Naval Research Laboratory, Washington.
Izvor B0218+357 je klasificiran kot blazar. Blazar je tip aktivne galaksije, ki kaže zelo močno emisijo in se pogosto obnaša nepredvidljivo. V srcu blazarjev se ponavadi nahaja zelo velika in masivna črna luknja, z masami od milijon do milijarde Sončevih mas. Materija v spirali pade v črno luknjo in jo s tem "hrani", črna luknja pa seva energijo v obliki dveh nasprotno usmerjenih curkov svetlobe in elementarnih delcev, ki se gibljejo skoraj s svetlobno hitrostjo. Ekstremna svetlost in časovna spremenljivost blazarjev je posledica orientacije, saj jih gledamo direktno v smeri curka.
Svetloba iz blazarja B0218+357 pa ne pride do nas povsem neovirana. Na poti ji namreč stoji spiralna galaksija, ki je od nas oddaljena približno 4 milijarde svetlobnih let. Gravitacijsko polje te galaksije ukrivi prostor okrog sebe, kar pomeni, da svetloba iz blazarja v ozadju potuje po ukrivljenih poteh. Astronomi tako vidijo blazar kot dvojno sliko. S kotno razdaljo manj kot 0.0001 ločnih stopinj med obema slikama blazarja B0218+357 ta gravitacijska leča drži rekord najmanjše kotne ločljivosti med vsemi slikami gravitacijskih leč.
Medtem ko radijski in optični teleksopi lahko dosežejo takšno ločljivost, da razločijo obe sliki, to ni res za Fermi LAT gama detektor. Zato se je ekipa posvetila drugačni metodi, in sicer so opazovali zakasnitev signala. "Pot svetlobe mimo gravitacijske leče za prvo sliko je malenkost daljša kot za drugo, zato isti blisk gama žarkov detektiramo najprej na prvi sliki, potem pa nekaj dni kasneje še na drugi," je komentiral Jeff Scargle (NASA Ames Research Center). Septembra 2012, ko je bila aktivnost blazarja zelo močna, so astronomi dobili priložnost da s satelitom Fermi en teden opazujejo blazar, predvsem bliske in njihove zakasnitve. Po končanih opazovanjih je ekipa znanstvenikov identificirala tri epizode bliskov, ki so kazali 11.46-dnevno zakasnitev. Zanimivo je, da so zakasnitve bliskov v gama žarkih približno en dan daljše kot zakasnitve radijskih bliskov iz istega sistema. Poleg tega je zanimivo tudi dejstvo, da so bliski iz obeh slik približno enako svetli v gama žarkih, medtem ko so v radijskih valovnih dolžinah bliski iz ene slike okrog 4-krat svetlejši kot iz druge. Razlog za to znanstveniki pripisujejo dejstvu, da radijska in gama emisija verjetno ne nastane v istih področjih v blazarju, zato ti dve emisiji verjetno potujeta po malenkost drugačnih poteh, kar se kaže v drugačni zakasnitvi in svetlosti oziroma ojačanju zaradi gravitacijske leče.
"V roku 24 ur lahko en takšen blisk povzroči 10-krat bolj svetlo sliko blazarja v gama žarkih, ampak le za okrog 10% svetlejšo v vidni in radijski svetlobi, kar kaže na to, da je območje nastanka gama žarkov precej manjše od tistega, kjer nastane emisija z nižjimi energijami," je povedal član skupine Stefan Larsson (Stockholm University). Znanstveniki domnevajo, da bi lahko s primerjavo radijskih in gama opazovanj pri večih sistemih z gravitacijskimi lečami bolje razumeli ozadje dogajanja, predvsem delovanja curkov iz supermasivnih črnih lukenj. Najbolj zanimiv rezultat pa bi po mnenju ekipe bil, če bi v prihodnosti iz LAT podatkov preko analize časovne zakasnitve bliskov lahko našli še kak do sedaj nepoznan sistem z gravitacijsko lečo. Članek, ki opisuje to raziskavo, bo kmalu objavljen v reviji The Astrophysical Journal Letters.
Vir: NASA