Oczywiście o tym, że ogólna teoria względności jest poprawna wiemy już od dawna. Naukowcy przez niemal 100 lat próbowali obserwacyjnie potwierdzić wszystkie elementy tej układanki. Ostatni z nich - fale grawitacyjne pochodzące ze zderzenia dwóch czarnych dziur - zarejestrowano w 2015 roku.
W objęciach grawitacji
O ile jednak fale grawitacyjne (czyli przemierzające Wszechświat "zmarszczki" czasoprzestrzeni) to mało widowiskowy sposób, aby pokazać przeciętnemu Kowalskiemu, jak potężną siłą jest grawitacja, o tyle świetnie nadaje się do tego soczewkowanie grawitacyjne.
To zjawisko zachodzące w momencie, gdy światło odległego obiektu (np. gwiazdy czy galaktyki) przechodząc przez pole grawitacyjne bardzo masywnego ciała (białego karła, czarnej dziury czy innej galaktyki) zostaje skupione (przez to obraz obiektu jest jaśniejszy) i zniekształcone w wyniku zagięcia czasoprzestrzeni na drodze do obserwatora.
Przykład soczewkowania grawitacyjnego:
Uśmieczhnięta buźka na zdjęciu z Teleskopu Hubble'a / NASA & ESA Acknowledgement: Judy
Aby doszło do zjawiska, wszystkie obiekty muszą ustawić się idealnie w jednej linii, a w niektórych przypadkach obraz bardziej oddalonego obiektu może się np. zwielokrotnić, obrócić, powiększyć lub przybrać kształt pierścienia. Ułożenie się zniekształconego, rozciągniętego obrazu obiektu tła wokół obiektu pierwszoplanowego nazywamy pierścieniem Einsteina, bo to właśnie ten naukowiec przewidział możliwość występowania soczewkowania grawitacyjnego (pierwszy przykład zaobserwowano w 1979 roku).
Jeden z najbardziej kompletnych pierścieni Einsteina
Bardzo trudno jest zaobserwować idealny pierścień "ułożony" ze światła odległej galaktyki, bo wymaga to idealnego ustawienia się i dobrania mas soczewki i obiektu soczewkowanego. Dlatego znamy ich bardzo niewiele. Jeden z największych i najbardziej kompletnych pierścieni Einsteina Kosmiczny Teleskop Hubble'a sfotografował w grudniu 2020 roku.
Teraz badacze opublikowali jednak wyniki analiz, które na temat odległej galaktyki uwiecznionej na zdjęciu mówią nam zdecydowanie więcej. Opierając się m.in. na powyższej fotografii z Teleskopu Hubble'a naukowcy ustalili, że galaktyka, której światło zostało zniekształcone, jest oddalona od Układu Słonecznego aż o 9,4 mld lat. Oznacza to, że Hubble zarejestrował światło wyemitowane w momencie, gdy Wszechświat miał zaledwie 4,42 mld lat.
Wykrycie gazu molekularnego, z którego rodzą się nowe gwiazdy, pozwoliło nam dokładnie obliczyć przesunięcie ku czerwieni, a tym samym daje nam pewność, że naprawdę patrzymy na bardzo odległą galaktykę
- skomentował pracę Nikolaus Sulzenauer, członek zespołu badawczego i doktorant w Instytucie Maxa Planka w Niemczech.
Co więcej, z obliczeń wynika, że odebrane przez teleskop światło galaktyki jest aż 20-krotnie jaśniejsze niż w rzeczywistości. Soczewkowanie grawitacyjne skupia światło obiektu, przez co ten wydaje się znacznie jaśniejszy i z taką sytuacją mamy tutaj do czynienia. Zdaniem naukowców, gdyby nie soczewkowanie grawitacyjne, Teleskop Hubble'a musiałby mieć lustro o średnicy aż 48 metrów, aby dojrzeć obiekt.
W rzeczywistości ma zwierciadło o średnicy "zaledwie" 2,4 metra. Dla porównania nowy Teleskop Jamesa Webba (niedługo ma polecieć w kosmos) ma lustro o średnicy ok. 6,5 metra. To tylko pokazuje, jak wielkim sprzymierzeńcem jest dla badaczy zjawisko, które przewidział Albert Einstein ponad 100 lat temu.
Na zdjęciach z Hubble'a wyraźnie widzimy ramiona spiralne i centralne zgrubienie galaktyki. Pomoże nam to lepiej zrozumieć proces powstawania gwiazd w odległych galaktykach podczas przyszłych obserwacji
- stwierdziła członkini zespołu Susana Iglesias-Groth z Instytutu Astrofizyki Wysp Kanaryjskich w Hiszpanii.
