ثبت تصویر یک حلقه اینشتین بی‌نقص به‌وسیله تلسکوپ فضایی جیمز وب

تلسکوپ فضایی جیمز وب تصویری از یک حلقه اینشتین بی‌نقص ثبت کرده است. این هاله نور جذاب، حاصل عبور نور کهکشانی دوردست از میان فضا-زمان خمیده اطراف کهکشانی دیگر است که در مسیر کهکشان دوردست و زمین قرار گرفته است. این تصویر جدید که به دست یکی از علاقه‌مندان به نجوم، پردازش و در reddit منتشر شده، از بهترین نمونه‌های ثبت‌شده از این پدیده‌ی ستاره‌شناسی عجیب است.

حلقه‌ی نور در تصویر جدید، از کهکشان دوردستی به نام SPT-S J041839-4751.8 (که در این مقاله به اختصار J0418 نامیده می‌شود) می‌آید که نزدیک به ۱۲ میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد و از قدیمی‌ترین کهکشان‌های کیهان است. J0418 دقیقاً پشت کهکشان دیگری (نقطه نورانی آبی در مرکز حلقه) قرار گرفته که به قدری پرجرم است که گرانش آن، فضا-زمان پیرامونش را خمیده می‌کند. زمانی که نور J0418 به کهکشان زمینه می‌رسد، در این فضای خمیده‌شده حرکت می‌کند. از دید ناظر زمینی به نظر می‌رسد این نور، پیرامون کهکشان زمینه، خم شده ولی در واقع امواج الکترومغناطیسی همواره خط مستقیم را طی کرده‌اند.

این اثر عجیب، مشابه اتفاقی است که در لنز‌های شیشه‌ای می‌افتد. مشابه عدسی‌هایی که بزرگنمایی می‌کنند، در این پدیده نیز نور کهکشان‌های دوردست، به نظر بسیار نزدیک‌تر از آنچه هستند به نظر می‌رسد. تنها تفاوت این دو پدیده، جایگزینی شیشه با فضا-زمان خم شده بر اثر گرانش است. درنتیجه، دانشمندان این پدیده را لنز گرانشی می‌نامند. نخستین بار آلبرت انشتین این پدیده را در زمان ارائه نظریه نسبیت در سال ۱۹۱۲ پیش‌بینی کرد.

کاربر ردیت و دانشجوی تحصیلات تکمیلی در رشته ستاره‌شناسی با نام کاربری «Spaceguy44»، این تصویر از J0418 را یکم شهریور در ساب‌ردیت r/jameswebb منتشر کرد. این ستاره‌شناسِ ناشناس برای این تصویر از داده‌های دردسترس عمومِ ابزار فروسرخ میانه (MIRI) تلسکوپ فضایی جیمز وب استفاده کرده است.

کهکشان J0418 در تصویر حسگر MIRI جیمز وب

او در ردیت درباره این موضوع می‌نویسد: «ما بدون اثر خم‌کنندگی نور توسط گرانش، نمی‌توانستیم J0418 را ببینیم. بدون اثر لنز گرانشی، این کهکشان احتمالاً مانند سایر کهکشان‌های دوردست، به شکل لکه‌ی کوچک نورانی دیده می‌شد.»

تصویر جدید، نخستین نگاه ما به J0418 نیست ولی پر جزئیات‌ترین تصویر از آن تا امروز است. پژوهشگران در سال ۲۰۲۰ این کهکشان را با استفاده از آرایه بزرگ میلیمتری/زیر میلیمتری آتاکاما (ALMA) در شیلی شناسایی کردند. آن‌ها یافته خود را در نشریه Nature منتشر کرده و شکل واقعی کهکشان دوردست را شبیه‌سازی کردند.

تصویر ALMA از حلقه اینشتین J0418 (چپ) و تصویر شبیه‌سازی‌شده از نمای واقعی کهکشان (راست)

۲۲ مرداد امسال نیز Spaceguy44 تصویری از J0418 با استفاده از داده‌های ابزار NIRCam جیمزوب منتشر کرده بود ولی آن تصویر وضوح کمتری داشت و حلقه‌ی نور، کمتر قابل تشخیص بود.

کهکشان J0418 در تصویر حسگر NIRCam جیمز وب

تلسکوپ فضایی هابل نیز تصاویر چندین حلقه اینشتین را ثبت کرده بود ولی هیچ‌کدام به این اندازه کامل یا واضح نبودند. حلقه‌های انشتین کاملاً دایره‌ای، بسیار نادر هستند زیرا کهکشان دوردست و کهکشان زمینه باید دقیقاً از دید ناظر در یک راستا قرار گیرند. حسگر‌های پیشرفته‌ی جیمز وب، شناسایی این پدیده‌ها را در آینده، آسان‌تر خواهند کرد.

تصویر J0418 آخرین نمونه از تصاویر باکیفیت کیهان به حساب می‌آید که تلسکوپ جیمز وب برای پژوهشگران و عموم مردم فراهم کرده است. این تلسکوپ فضایی از زمان انتشار نخستین تصویر خود در تیر ماه، تصاویر دیدنی زیادی مانند نمای خیره‌کننده فروسرخ از سیاره مشتری، تصویر زیبای کهکشان چرخ گاری و تصویری شگفت‌انگیز از سحابی رتیل را به نمایش عموم گذاشته است.