SDSS J0919+ 2720强透镜系统。学分:自然天文学(2023)。DOI: 10.1038/s41550-023-01982-2
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星系的质量，以及它们在宇宙时间中的演化，这种精度比任何其他技术都高大约三倍。了解类星体宿主星系的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场景。研究结果发表在《自然天文学》上。
该研究的高级作者、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精确度和准确性，为在遥远的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，并且容易出现偏差。”。
“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。
