التقط التلسكوب ناسيونالي جاليليو، المثبت في جزيرة لا بالما، تشكيلًا كونيًا نادرًا يعرف باسم صليب أينشتاين في المجرة J1453g. وتم تسجيل هذه الظاهرة البصرية النادرة من قبل علماء الفلك الذين يبحثون في المنطقة العميقة من الفضاء. ساعد التقاط المحاذاة الدقيقة في توفير بيانات مفصلة عن كثافة وحجم النظام المدروس. واستخدم الباحثون البيانات التي جمعها الهيكل الفلكي الإيطالي لرسم خريطة للخصائص الفيزيائية الرئيسية للمنطقة المرصودة. وكشف رسم الخرائط أن المجرة لديها بنية داخلية غير عادية لتصنيف الأنظمة الإهليلجية الضخمة. تشير البيانات الطيفية التي تم الحصول عليها إلى أن هذا النظام المحدد له عمر متقدم وتركيز كتلة أعلى من المتوقع لهذه الفترة.
إن التقاط هذه الظاهرة المحددة بمثابة أساس ملموس لعلماء الفيزياء الفلكية لإعادة تقييم النماذج الحالية التي تشرح تطور الهياكل واسعة النطاق في الكون. إن التحليل المشترك للصور الملتقطة في لا بالما مع قاعدة البيانات المكانية التي أنشأها القمر الصناعي غايا جعل من الممكن تفصيل توزيع المادة المظلمة في المنطقة الأمامية من النظام. أدى تشويه الضوء الناجم عن جاذبية المجرة الخلفية إلى إنشاء أربع صور مكررة للجسم المضيء الموجود خلف خط رؤية الأرض مباشرة. يخلق تأثير عدسة الجاذبية القوي هذا التوقيع البصري الهندسي الذي يعطي الظاهرة الملتقطة اسمها. وقد أثارت الدراسة التفصيلية لهذا التموضع المكاني المحدد أسئلة جديدة حول سرعة تراكم المادة الغازية في بداية التاريخ الكوني.
يتحدى هيكل المجرة J1453g نظريات التطور الكوني
كشف التحقق التفصيلي للمجرة J1453g عن تناقضات كبيرة بين التنبؤات الرياضية لنماذج نمو المجرات الكلاسيكية والأبعاد الفعلية الموجودة في الفضاء السحيق. ووجد علماء الفيزياء الفلكية أن الجسم المركزي له خصائص فيزيائية تشير إلى النضج المبكر في الزمن الكوني. يشير هذا العامل إلى أن الأنظمة الإهليلجية العملاقة كانت قادرة على إضافة الكتلة بشكل أسرع بكثير مما يمكن أن تبرره الأدلة النظرية الحالية. لقد فاجأ الحجم الهائل للنجوم القديمة التي تم رسمها في البنية الداخلية الفرق المسؤولة عن تحليل البيانات الطيفية.
أشارت الخرائط التي أجراها المعهد الوطني للفيزياء الفلكية إلى سلوك غير نمطي للمجرات بهذا الحجم الهيكلي. حدد علماء الفلك أن النواة الإهليلجية تحتوي على ديناميكيات دوران وكثافة لا تتطابق مع العمر المحسوب من الانزياح الأحمر للضوء المنبعث. أدى هذا التناقض إلى فتح خطوط جديدة للنقاش حول آليات اندماج المجرات البدائية. وتشير النماذج الحالية إلى تراكم الغازات بشكل تدريجي وبطيء على مدى مليارات السنين. يشير وجود مثل هذا الهيكل الضخم والمتماسك إلى عمليات انهيار الجاذبية الأكثر عنفًا في بداية الكون.
كشف التحليل الفني عن عناصر محددة في النظام:
- ولّد تأثير عدسة الجاذبية أربع نقاط مضيئة متناظرة حول النواة.
- ساعدت البيانات الواردة من القمر الصناعي Gaia في معايرة المواقع الدقيقة للنجوم المحيطية.
- أكد التصوير الطيفي عالي الدقة هيمنة المجموعات النجمية القديمة.
- حققت المحاذاة بين الأرض والمجرة الإهليلجية والجسم الموجود في الخلفية دقة بالغة.
البيانات من أبحاث دليل الأقمار الصناعية Telescopio Nazionale Galileo وGaia
اعتمد البحث العلمي بشكل مباشر على الجمع بين تقنيات مراقبة الأرض والفضاء للتحقق من صحة اكتشاف صليب أينشتاين. التقطت المرآة الرئيسية لـ Telescopio Nazionale Galileo الضوء المرئي بدقة كافية لفصل النقاط المضيئة الأربع التي تشكلها العدسة. يتطلب العمل ظروفًا جوية مثالية في مرصد لابالما لتجنب التشوهات التي تسببها طبقة التروبوسفير للأرض أثناء التعرض الطويل. قام الفريق الفني بمعالجة الصور الأولية لإزالة الضوضاء الإلكترونية الصادرة عن مستشعرات CCD قبل البدء في حسابات الكتلة الرياضية.
استخدم معبر المعلومات مباشرة كتالوج مواقع النجوم التابع للقمر الصناعي Gaia لتحسين رسم الخرائط ثلاثية الأبعاد للمنطقة الكونية. قدمت المنصة الفضائية بيانات فلكية عن الحركات الصحيحة لنجوم الخلفية التي يمكن أن تتداخل مع قراءة الإشارة القادمة من المجرة J1453g. أتاح استخدام قواعد بيانات مختلفة عزل تأثير الجاذبية للمادة المظلمة الموجودة في الهالة المجرية للنظام الإهليلجي. تمكن علماء الفيزياء الفلكية من التحديد الدقيق لكمية المادة المرئية اللازمة لتوليد هذا الانحناء المحدد في الزمكان. أظهرت النتائج العددية أن الكثافة المركزية تتجاوز التوقعات بالنسبة للعناقيد الإهليلجية المعزولة على محيط العناقيد الفائقة.
ويعتزم الباحثون استخدام نوافذ مراقبة جديدة لمراقبة ثبات السطوع في الصور الأربع المكررة لصليب أينشتاين. يمكن للتغيرات الزمنية في شدة الضوء الملتقط أن تكشف عن مرور الكواكب اليتيمة أو النجوم المدمجة عبر الجزء الداخلي من مجرة العدسة. توفر طريقة التعديس الميكروي هذه معلومات قيمة حول المكونات الأصغر التي لا ينبعث ضوءها الخاص في الطيف الكهرومغناطيسي المرئي. ويسعى الجهد المشترك للمؤسسات الدولية الآن إلى توسيع نطاق البحث عن تكوينات مماثلة في أرباع أخرى من السماء يرصدها التلسكوب الإيطالي.