ستاره‌شناسان صلیب اینشتین نادر و توده‌ای پرجرم از ماده تاریک را مشاهده کردند

کشف یک صلیب اینشتین نادر – پنج تصویر از یک کهکشان – یک توده ماده تاریک با جرم تریلیون برابر خورشید را نشان می‌دهد.

هر یک از پنج تصویر صلیب اینشتین، همانطور که توسط ALMA نشان داده شده است.

پی. کاکس و همکاران / ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)

ستاره‌شناسان با استفاده از رصدخانه‌هایی از جمله آرایه میلی‌متری/زیرمیلی‌متری بزرگ آتاکاما (ALMA)، یک صلیب اینشتین نادر را مشاهده کرده‌اند. این منظره که از پنج تصویر از یک کهکشان دور تشکیل شده است، اولین باری است که ستاره‌شناسان چنین ویژگی را در طول موج‌های زیرمیلی‌متری و رادیویی مشاهده کرده‌اند. این کشف می‌تواند به بحث طولانی مدت در مورد مقدار ثابت هابل دامن بزند.

کهکشان پس‌زمینه، که با نام HerS-3 شناخته می‌شود، در فاصله ۱۱.۶ میلیارد سال نوری از ما قرار دارد. نور HerS-3  در مسیر خود به سمت زمین، با گروهی از چهار کهکشان پرجرم و همچنین حداقل ۱۰ کهکشان دیگر برخورد کرد که در فاصله ۷.۸ میلیارد سال نوری از ما قرار دارند. گرانش این گروه پیش‌زمینه، نور HerS-3 را در پدیده‌ای به نام عدسی گرانشی، به صورت پنج تصویر جداگانه خم کرد. نتیجه، شکلی متمایز است که به عنوان صلیب اینشتین شناخته می‌شود.

در کنار ALMA، این تیم از داده‌های آرایه میلی‌متری توسعه‌یافته شمالی (NOEMA) در فرانسه، آرایه بسیار بزرگ (VLA) در نیومکزیکو و تلسکوپ فضایی هابل استفاده کرد. آنها از NOEMA و ALMA برای نقشه‌برداری از گاز مولکولی سرد در HerS-3 که سوخت تشکیل ستاره را تامین می‌کند، VLA برای ردیابی انتشار رادیویی و از هابل برای ارائه نمای نوری با وضوح بالا استفاده کردند که برای تعیین موقعیت‌ها و شکل‌های کهکشان‌های عدسی لازم است. نتایج در مجله اخترفیزیک منتشر شده است.

پنل سمت چپ، کهکشان HerS-3 را نشان می‌دهد که در یک صلیب اینشتین با یک تصویر مرکزی پنجم روشن، همانطور که با NOEMA در پیوستار میلی‌متری (خطوط زرد) مشاهده شده است، به صورت گرانشی تقویت شده است، که بر روی تصویر نزدیک به مادون قرمز تلسکوپ فضایی هابل قرار گرفته و چهار کهکشان اصلی (G1 تا G4) از گروه کهکشان عدسی را مشخص می‌کند. ستاره زرد موقعیت هاله ماده تاریک (DM) مرتبط با گروه را نشان می‌دهد. پنل سمت راست، مورفولوژی دقیق هر یک از پنج تصویر صلیب انیشتین را که توسط ALMA نشان داده شده است، نشان می‌دهد.

پی. کاکس و همکاران / ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / NOEMA

آنچه آنها یافتند غیرمعمول است. به طور معمول، صلیب‌های اینشتین از چهار تصویر اصلی تشکیل شده‌اند. یک تصویر پنجم مرکزی، وقتی ظاهر می‌شود، معمولاً بسیار کم‌نور است زیرا توزیع جرم داخلی عدسی می‌تواند هم آن را کم‌بزرگنمایی کند و هم از آن پیشی بگیرد.

با این حال، با HerS-3، تصویر پنجم واضح بود. علاوه بر این، محققان به رهبری پیر کاکس (موسسه اخترفیزیک پاریس)، دریافتند که گرانش کهکشان‌های مرئی خوشه میانی به خودی خود نمی‌تواند ترتیب دقیق پنج تصویر را توضیح دهد.

کاکس می‌گوید: «تنها راه برای بازتولید پیکربندی قابل توجهی که مشاهده کردیم، اضافه کردن یک جزء نامرئی و پرجرم بود: یک هاله ماده تاریک در مرکز گروه کهکشانی. این هاله چندین تریلیون برابر جرم خورشید ما وزن دارد.» این بدان معناست که مرکز جرم خوشه از درخشان‌ترین کهکشان فاصله دارد و تصویر پنجم کم‌نور را قابل مشاهده می‌کند.

جاستین رید (دانشگاه ساری، انگلستان)، که در این تحقیق مشارکتی نداشت، می‌گوید: «فقط چند نمونه شناخته شده از صلیب‌هایی با تصویر پنجم وجود دارد. بنابراین این کشف واقعاً بسیار جالب است – یافتن یکی دیگر واقعاً جالب است».

اینفوگرافیک در مورد عدسی گرانشی

ن. لیرا، پی. کاکس و همکاران. / ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)

شرط‌بندی روی یک ابرنواختر

این هم‌ترازی تصادفی می‌تواند هدیه‌ای غیرمنتظره باشد: تانسو دیلان (دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس)، که او نیز در این تحقیق دخیل نبوده است، می‌گوید: «این بزرگنمایی ممکن است امکان مطالعات غیرمعمول و دقیقی از یک کهکشان ستاره‌فشان با انتقال به سرخ ~3 [زمانی که جهان کمتر از یک پنجم سن فعلی خود بود]، از جمله گاز، تشکیل ستاره و جریان‌های احتمالی آن را فراهم کند».

HerS-3 همچنین ممکن است در بحث طولانی مدت در مورد مقدار ثابت هابل، نرخ انبساط فعلی جهان، مفید باشد. اما روش‌های مختلف اندازه‌گیری آن، نتایج متناقضی را در مورد سرعت انبساط فضا در حال حاضر به همراه دارد.

به گفته رید، HerS-3 می‌تواند به عنوان راه دیگری برای اندازه‌گیری ثابت هابل استفاده شود. اگر نور جسم پس‌زمینه در طول زمان تغییر کند، تأخیر زمانی بین زمانی که این تغییر در هر یک از تصاویر لنزی که امروزه ثبت می‌کنیم ظاهر می‌شود، تا حدودی به انبساط جهان بستگی دارد.

رید می‌گوید: «معمولاً مردم از اختروش‌ها برای این کار استفاده می‌کنند، زیرا آنها به طور طبیعی به سرعت به عنوان تابعی از زمان تغییر می‌کنند. اما HerS-3 در حال تشکیل ستاره است و این امر احتمال شناسایی ابرنواختری را که در هر تصویر در زمان‌های مختلف به آن می‌رسد، افزایش می‌دهد و تأخیر زمانی و در نتیجه محدودیت‌هایی را بر ثابت هابل اعمال می‌کند.»

آنچه که به عنوان یک شکل جالب در آسمان آغاز شد، ممکن است سرنخ‌های عمیق‌تری در مورد یکی از اسرار پایدار جهان پنهان کند.

ترجمه: سارا سبدحاتمی

منبع:

Astronomers Spot Rare Einstein Cross — and a Massive Clump of Dark Matter

By: Colin Stuart September 23, 2025

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/astronomers-spot-rare-einstein-cross-and-a-massive-clump-of-dark-matter/