利用引力透镜精确测量类星体星系的质量

SDSS J0919 + 2720强透镜系统。学分:自然天文学(2023)。引力DOI: 10.1038/s41550-023-01982-2
（神秘的透镜体星地球uux.cn）据洛桑联邦理工学院：来自EPFL的一组研究人员发现了一种方法，利用强引力透镜现象来精确确定包含类星体的精确星系的质量，以及它们在宇宙时间中的测量演化，这种精度比任何其他技术都高大约三倍。质量了解类星体宿主星系的利用类星质量有助于深入了解早期宇宙中星系的演化，从而构建星系形成和黑洞发展的引力场景。研究结果发表在《自然天文学》上。透镜体星
该研究的精确高级作者、EPFL天体物理学家弗雷德里克·库尔宾(Frédéric Courbin)说:“引力透镜实现了前所未有的测量精确度和准确性，为在遥远的质量宇宙中获得可靠的质量估计提供了一种新的途径，在那里传统技术缺乏精确度，利用类星并且容易出现偏差。引力”。透镜体星
“过去已经测量过宿主星系的质量，但由于引力透镜，这是第一次在遥远的宇宙中进行如此精确的测量，”该研究的主要作者、目前在斯坦福大学获得SNF奖的马丁·米隆解释道。
结合引力透镜和类星体
类星体是超大质量黑洞的发光表现，它吸积周围的物质，位于宿主星系的中心。通常很难测量类星体的宿主星系有多重，因为类星体非常遥远，也因为它们太亮了，以至于它们比附近的任何物体都亮。
引力透镜允许我们计算透镜物体的质量。由于爱因斯坦的引力理论，我们知道了夜空前景中的大质量物体——引力透镜——是如何弯曲来自背景物体的光的。由此产生的奇怪光环实际上是引力透镜对背景物体光线的扭曲。
十多年前，Courbin骑自行车去Sauverny天文台，当他意识到他可以结合两者——类星体和引力透镜——来测量类星体主星系的质量。为此，他必须在星系中找到一个类星体，它也可以作为引力透镜。
迄今为止观察到的少数引力透镜类星体
斯隆数字巡天(SDSS)数据库是搜索引力透镜类星体候选的好地方，但为了确定，库尔宾必须看到透镜环。2010年，他和他的同事委托哈勃太空望远镜观察四个候选者，其中三个显示出透镜化。在这三颗行星中，有一颗因其特有的引力透镜环而脱颖而出:SDSS J0919+2720。
这里看到的SDSS J0919+2720的HST图像显示了前景中的两个明亮的物体，每个都充当着引力透镜，“可能是两个正在合并的星系，”库尔宾解释道。左边的是一颗明亮的类星体，位于一个太暗而无法观测的主星系内。右边明亮的物体是另一个星系，主引力透镜。最左边一个暗淡的物体是一个伴星系。特征环是来自背景星系的变形光。
拯救世界的计算透镜模型
通过仔细分析SDSS J0919+2720中的引力透镜环，原则上可以确定这两个明亮物体的质量。如果没有合著者Aymeric Galan最近开发的基于小波的透镜建模技术，要解开各种物体的质量是不可能的，他目前在慕尼黑工业大学(TUM)，也是SNF奖的获得者。

信用:EPFL /奥斯汀皮尔
“天体物理学中最大的挑战之一是理解超大质量黑洞是如何形成的，”加兰解释道。“了解它的质量，它与主星系的比较以及它在宇宙时代的演变，让我们能够抛弃或验证某些形成理论。”
“在本地宇宙中，我们观察到最大质量的星系在其中心也拥有最大质量的黑洞。这可能表明，星系的增长受到其中心黑洞辐射和注入星系的能量的调节。然而，为了测试这一理论，我们仍然需要不仅在局部，而且在遥远的宇宙中研究这些相互作用，”米隆解释道。
引力透镜事件非常罕见，千分之一的星系揭示了这一现象。由于类星体出现在每一千个星系中，类星体充当透镜的几率是百万分之一。科学家们预计将在今年夏天用猎鹰9号SpaceX火箭发射的ESA-NASA任务Euclid中探测到数百个这些透镜类星体。