Svemirski teleskopi Hubble i Nancy Grace Roman imat će različite, ali povezane zadatke u istraživanju tamne tvari. Roman će pretraživati velika područja neba u potrazi za gravitacijskim lećama, a Hubble će detaljnije promatrati odabrane sustave. Astronomi već koriste njegove snimke za razvoj računalnog modela kojim će analizirati podatke teleskopa Roman.
Jedan takav sustav vidi se na snimci koju je NASA objavila 22. listopada. Iako pozornost najprije privlači velika spiralna galaksija, za istraživanje tamne tvari posebno je zanimljiv prizor u donjem desnom kutu: svjetlost udaljene galaksije oblikuje dva plavičasta luka oko bliže galaksije.
Jedna galaksija, dvije slike
Bliža, eliptična galaksija udaljena je približno 4,5 milijardi svjetlosnih godina, a pozadinska oko osam milijardi, prema podacima NASA-e. Gledano sa Zemlje, nalaze se gotovo jedna iza druge.
Masa bliže galaksije zakrivljuje prostorvrijeme i savija putanju svjetlosti udaljenije galaksije. Taj se učinak naziva gravitacijskim lećenjem. Ovisno o međusobnom položaju galaksija i rasporedu mase, promatrač može vidjeti povećane i izdužene lukove ili više slika istog izvora.
Na ovoj snimci veći plavičasti luk nalazi se gore lijevo od eliptične galaksije. Drugi prikaz iste pozadinske galaksije mnogo je manji, zrcalno preokrenut i smješten na suprotnoj strani, dolje desno. Posrijedi su dvije slike jedne galaksije, nastale jer njezina svjetlost do nas stiže različitim putanjama.
Kako gravitacijske leće otkrivaju raspored mase?
Iz položaja i oblika tih lukova astronomi mogu procijeniti koliko je mase potrebno da bi svjetlost skrenula upravo na opaženi način. Pritom se mjeri ukupni gravitacijski učinak bliže galaksije, uključujući tvar koja sama ne emitira svjetlost.
Zvijezde, plin i druga vidljiva tvar ne mogu objasniti cjelokupno savijanje svjetlosti. Usporedbom njihova doprinosa s ukupnom masom procijenjenom pomoću gravitacijske leće istraživači zaključuju koliko tamne tvari galaksija sadrži i kako je ona raspoređena.
Plavičasti lukovi stoga prikazuju svjetlost pozadinske galaksije. O tamnoj tvari doznajemo posredno, iz njezina gravitacijskog utjecaja na put kojim ta svjetlost prolazi.
Roman će pretraživati nebo, Hubble proučavati detalje
Hubble može detaljno snimiti pojedine gravitacijske leće, dok znatno šire vidno polje teleskopa Roman omogućuje pretraživanje većih područja neba i pronalaženje većeg broja takvih sustava. Njihovi će se podaci nadopunjavati i zbog različitih područja spektra koja promatraju.
Hubble pretežno opaža vidljivu i ultraljubičastu svjetlost, uz dio infracrvenog područja. Roman je usmjeren prvenstveno na infracrveno područje, a obuhvaća i dio vidljive svjetlosti.
Astronomi na temelju detaljnih snimaka koje je prikupio Hubble razvijaju računalni model za analizu deformacija uzrokovanih gravitacijskim lećenjem. Taj će im model pomoći u obradi velikih snimaka teleskopa Roman. Hubble će potom detaljnije promatrati zanimljive leće koje Roman pronađe, navodi NASA.
Velika spirala zaseban je objekt
Najupadljivija galaksija na objavljenoj fotografiji približno je velika kao Mliječna staza. Riječ je o spiralnoj galaksiji s prečkom: krakovi joj se pružaju iz izdužene skupine zvijezda u središtu. Manja spirala lijevo od nje mogla bi biti njezina satelitska galaksija, slično Magellanovim oblacima uz Mliječnu stazu.
Ta velika spirala nije galaksija koja stvara opisanu gravitacijsku leću. Eliptična galaksija s parom plavičastih lukova zaseban je sustav u istom vidnom polju. Gotovo sve ostale sitne mrlje na fotografiji također su galaksije; tek su neke točke zvijezde u prednjem planu.
Roman bi trebao omogućiti pronalaženje mnogo većeg uzorka gravitacijskih leća. Uz detaljna opažanja Hubbleom, astronomi će moći uspoređivati raspored tamne tvari u većem broju galaksija.
