Doppia lente gravitazionale: l’eccezionale fenomeno osservato per la prima volta
Agli astronomi è apparso come un insolitospettacolo di luci, ma dietro c’è un fenomeno davvero insolito: undoppioeffettolente gravitazionale. Due galassie distantimiliardi di anni lucel’una dall’altra ma perfettamenteallineatedal nostro punto di vista formano una sorta ditelescopionaturale. E questo permette di vederedoppiamente amplificatieventuali oggetti che si trovino, sempre in prospettiva, dietro alla seconda galassia.
L’effetto lente gravitazionale è un fenomenoprevisto dalle teorie di Albert Einstein: oggetti dalla grande massadistorcono la lucedelle sorgenti luminose “dietro” di loro,ingrandendoleproprio come farebbe una lente di vetro. Grazie ai moderni strumenti di osservazione, a oggi gli astronomi hanno confermato un migliaio di casi simili.
Le immagini di oggettialtrimenti invisibilia causa della grande distanza possono quindi diventare oggetto di studio da parte degli astronomi. Ciò permette per esempio di vedere galassie o buchi neri così come apparivanopoche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang. Il loro studio è fondamentale per comprendere il nostro universo.
Gli astronomi avevano rilevato un effetto lente gravitazionale in J1721+8842 già nel 2017, ma sembrava una classica lente singola
Se l’effetto è causato da oggetti di grandi dimensioni comeun ammasso di galassie, la lente saràimperfettae le immagini ingrandite si presenteranno fortementedistorte. Inveceuna galassia ellitticacon la sua forma simmetrica e unnucleo superdensogenererà una sorta diarco di luce,l’anello di Einstein. Oppurel’immagine dello stesso oggetto ripetuta più volte, anche quattro.
Ciascuna di queste immagini duplicate segue peròun percorso di distorsione leggermente diversoe ognuna sarà di conseguenza leggermentesfasata temporalmenterispetto alle altre. Esse sono utili agli astronomi per calcolareil tasso di espansione dell’universo.
Il team di Frédéric Dux dell’Istituto Federale Svizzero di Tecnologia (Losanna) ha per due anni osservatola galassia J1721+8842e lequattro immagini di un quasargenerate dall’effetto lente gravitazionale. Agli astronomi sono apparseulteriori due immagini più deboliche supponevano essere duplicati lenticolari di un secondo quasar vicino al primo e l’anello di Einstein rossastro rivelato dalle scansioni fosse un’immagine distorta della galassia ospite di uno o entrambi i quasar.
La prima galassia, J1721+8842, si trova a 2,3 miliardi di anni luce dalla Terra
Un’osservazione più accurata di queste due immagini più deboli ha tuttavia evidenziatola perfetta corrispondenza con le quattro principali. Si trattava dello stesso quasarduplicato ben sei volte. Un simile effetto era stato previsto teoricamente. Potrebbe verificarsi grazie a una lente composta, ovvero formata da due grandi masse, per esempio due galassie, allineate.
Grazie ai dati deltelescopio spaziale James Webbsi è capito chel’anello rossastronon è un’immagine distorta del quasar poiché si trova a una distanza diversa. In effetti è ciò che intravediamo dellaseconda galassia lente, frapposta fra la prima (J1721+8842) e il quasar stesso.
In base ai diversi modelli elaborati al computer, i ricercatori hannoipotizzato i possibili percorsi seguiti dalla luce del quasare concluso che due immagini sono conseguenza di una sorta dipercorso a zigzagfra le due galassie.
Sono circa 300 iquasarfinora scoperti osservabili sotto un effetto di lente gravitazionale
La disponibilità disei serie di diversi ritardi temporalie percorsi di luce èun’opportunità unicaper gli astronomi per calcolare un valore particolarmente accurato dellacostante di Hubble. Una lente gravitazionale standard è stata solo recentemente utilizzata come sistema alternativo a questo scopo. È importante perché i due metodi principali forniscono dati leggermente differenti, una variazione nota cometensione di Hubble.
Il fatto che la lente gravitazionale doppia stia mostrandodue oggetti a distanze diverse, il quasar e la galassia rossa, consentirà al team di cercare di comprenderecome il tasso di espansione dell’universo sia cambiato nel tempo, accelerando grazie all’effetto della forza nota comeenergia oscura.
“È il vero potere di questi quasar visibili attraverso le lenti: far luce sul fatto che il tasso di espansione dell’universo sia coerente o meno con il modello cosmologico”, afferma il cosmologo Thomas Collett dell’Università di Portsmouth.
Collett afferma inoltre che proprio la possibilità di calcolaresia la costante di Hubble che il parametro dell’energia oscura in un singolo sistemaelimini alcune delle finorapersistenti incertezze in tali misurazioni. Ciò rende J1721+8842 un potente strumento per testare le teorie cosmologiche. Si tratta di calcoli estremamente complessi e servirà un lungo lavoro, probabilmente più di un anno, prima di poter ottenere le risposte
dal curioso groviglio di immagini intorno a J1721+8842.
La ricercaJ1721+8842: The first Einstein zig-zag lensè disponibile in pre-print su arxIv
