Μια τυχαία διάταξη αντικειμένων στο βαθύ διάστημα αποκάλυψε για πρώτη φορά πού κρύβεται ένα τεράστιο σύννεφο σκοτεινής ύλης. Το φαινόμενο, γνωστό ως «Σταυρός του Αϊνστάιν*», συνήθως εμφανίζει τέσσερα φωτεινά σημεία, εικόνες ενός μακρινού γαλαξία που έχει διπλωθεί γύρω από τη βαρύτητα μιας μεγάλης μάζας.
Το σύστημα HerS-3 ξεχώρισε επειδή στο κέντρο του σταυρού φαινόταν ένα πέμπτο σημείο φωτός, κάτι που θεωρείται αδύνατο αν υπάρχει μόνο ορατή ύλη. Ο θεωρητικός αστροφυσικός Charles Keeton από το Πανεπιστήμιο Rutgers σχολίασε:
«Αυτό δεν θα έπρεπε να συμβαίνει. Δεν μπορεί να εμφανιστεί πέμπτη εικόνα στο κέντρο αν δεν συμβαίνει κάτι ασυνήθιστο με τη μάζα που λυγίζει το φως».
Η ομάδα υπό τον Pierre Cox του Γαλλικού Εθνικού Κέντρου Επιστημονικής Έρευνας (CNRS) παρατήρησε ότι το φως από την κεντρική κηλίδα προερχόταν από την ίδια απόσταση με τις τέσσερις γύρω εικόνες. Ο Cox δήλωσε:
«Μείναμε σαν, ‘Τι στο καλό;’ Φαινόταν σαν σταυρός, και υπήρχε αυτή η εικόνα στο κέντρο. Ήξερα ότι ποτέ δεν είχα δει κάτι τέτοιο πριν».
Αρχικά οι ερευνητές σκέφτηκαν ότι ίσως πρόκειται για σφάλμα, αλλά οι παρατηρήσεις ήταν αληθινές. Ο υπολογιστικός τους έλεγχος απέκλεισε κάθε γαλαξία στο προσκήνιο ως αιτία της παραμόρφωσης. Η μόνη εξήγηση ήταν ένα σύννεφο σκοτεινής ύλης, το οποίο λυγίζει το φως του μακρινού γαλαξία. Όπως εξηγεί ο Keeton:
«Ο μόνος τρόπος για να συμφωνήσουν τα μαθηματικά και η φυσική ήταν να προσθέσουμε ένα σκοτεινό υλικό περίβλημα. Αυτή είναι η δύναμη της μοντελοποίησης. Βοηθά να αποκαλύψουμε αυτό που δεν βλέπουμε».
Η HerS-3 είναι ένας σκονισμένος γαλαξίας που εκπέμπει φως που ταξίδεψε 11,7 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει στη Γη. Η παραμόρφωση που παρατηρήθηκε οφείλεται τόσο σε μια πιο κοντινή ομάδα γαλαξιών (φως που ταξίδεψε για περίπου 8 δισεκατομμύρια χρόνια) όσο και στο τεράστιο σκοτεινό υλικό περίβλημα που τους περιβάλλει.
Αυτό το φαινόμενο προσφέρει στους επιστήμονες τη δυνατότητα να μελετήσουν:
- τον μακρινό γαλαξία HerS-3, που είναι ενεργός στην παραγωγή αστέρων σε μια πρώιμη εποχή του Σύμπαντος,
- την πλησιέστερη ομάδα γαλαξιών που φακοειδεί τη HerS-3,
- και τη σκοτεινή ύλη που δεν μπορούμε να δούμε αλλιώς.
Σύμφωνα με τους ερευνητές: «Το σύστημα HerS-3 με τον εξαιρετικό σταυρό του Αϊνστάιν και την πέμπτη κεντρική εικόνα αποτελεί ένα μοναδικό αστροφυσικό εργαστήριο για την εξερεύνηση, σε μικρές χωρικές κλίμακες, ενός σχεδόν πλαγιασμένου σκονισμένου γαλαξία στην κορύφωση της κοσμικής εξέλιξης και, σημαντικά, για τη μελέτη των χαρακτηριστικών της ομάδας γαλαξιών και της σχετικής τεράστιας σκοτεινής ύλης».
Η ανακάλυψη δημοσιεύτηκε στο The Astrophysical Journal και αποτελεί μια σημαντική συμβολή στην κατανόηση της σκοτεινής ύλης και της πρώιμης εξέλιξης των γαλαξιών.
……….
*Ο λεγόμενος Σταυρός του Αϊνστάιν (Einstein Cross) είναι ένα παράδειγμα της επενέργειας βαρυτικού φακού. Σε αυτή την περίπτωση, το βαρυτικό πεδίο του γαλαξία Zwicky 2237+030 κάμπτει το φως που προέρχεται από τον κβάζαρ QSO 2237+0305 ή QSO 2237+030 και που κατευθύνεται προς το μέρος μας, με τρόπο ώστε να εμφανίζεται στα τηλεσκόπια των αστρονόμων ένα τετραπλό είδωλο του κβάζαρ που σχηματίζει ένα σχεδόν τέλειο σταυρό (με τον γαλαξία στο κέντρο του), από όπου και η ονομασία (οι βαρυτικοί φακοί προβλέπονται από τη γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν). Το καθένα από τα 4 «υποείδωλα» μπορεί να μεταβάλλει για λίγο τη φωτεινότητά του ως αποτέλεσμα επιπρόσθετης προσωρινής βαρυτικής μικροεστιάσεως (microlensing) από μεμονωμένους αστέρες του γαλαξία.
Ο κβάζαρ που σχηματίζει τον σταυρό απέχει περί τα 8 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, ενώ ο γαλαξίας μόνο 400 εκατομμύρια έτη φωτός. Αμφότεροι βρίσκονται στον αστερισμό Πήγασο, σε ορθή αναφορά 22h40m30s και απόκλιση +3°21’30”. Ο Σταυρός του Αϊνστάιν είναι γνωστός και ως Huchra’s Lens, ονομασία που φέρει το όνομα του Αμερικανού αστρονόμου John Huchra (1948-), ο οποίος τον ανακάλυψε.
