Гравитационное линзирование высокой энергии
Астрономы впервые обнаружили явление высокоэнергетического гравитационного линзирования с помощью наблюдений гамма-излучения с космического телескопа Ферми. Объектом, для которого наблюдались эти события, является блазар B0218+357, расположенный на расстоянии 4,35 миллиарда световых лет от Земли в направлении созвездия Треугольника (северная часть неба).
Космический гамма-телескоп Ферми (Fermi Gamma-ray Space Telescope) с 11 июня 2008 года ведет наблюдения за гамма-фотонами высокой энергии от множества различных астрономических источников. Спутник наблюдает излучение, идущее из космоса со всех направлений. Ферми оснащен двумя приборами: LAT (телескопом большой площади), работающим в диапазоне примерно от 20 МэВ до 300 ГэВ, оптимизированным для наблюдения всего неба, и GBM (монитором гамма-всплесков), прибором, работающим в диапазоне энергий диапазоне от 8 ГэВ до 30 МэВ с очень коротким временем отклика (несколько микросекунд), что делает его идеальным для обнаружения гамма-всплесков.
Стоит отметить, что Fermi-LAT проводит обзоры всего неба в диапазоне гамма-излучения от нескольких десятков мегаэлектронвольт до нескольких сотен гигаэлектронвольт. Он не предназначен для подробного мониторинга отдельных источников.
В центре блазара B0218+357 находится сверхмассивная черная дыра с массой в миллиарды раз больше массы Солнца. Из его недр выходят струи — коллимированные потоки плазмы, движущиеся с релятивистскими скоростями. В случае блазаров наблюдаемые джеты направлены под небольшими углами к наблюдателю. Прежде чем фотон от B0218 + 357 достигнет Земли, он пройдет прямо через спиральную галактику, находящуюся примерно в 4 миллиардах световых лет от Земли.
Гравитационное линзирование возникает, когда гравитация массивного объекта заставляет свет от удаленного объекта искривляться и усиливаться. Гравитация галактики искривляет свет, позволяя астрономам увидеть двойное изображение одного и того же блазара. На данный момент это наименьшее расстояние между наблюдаемыми изображениями одного и того же объекта и составляет всего треть угловой секунды.
В августе 2012 года Fermi-LAT зафиксировал серию ярких вспышек от блазара B0218+357. Такие мощные вспышки — идеальный инструмент для поиска явлений гравитационного линзирования.
Фотоны, наблюдаемые от объекта, движутся по разным траекториям, благодаря чему обнаруженную вспышку можно наблюдать в другом месте, например, днем позже. Такое событие только что наблюдалось для B0218 + 357, которое подробно отслеживалось Fermi-LAT в рамках специальной недельной кампании ToO (Target-of-Opportunity). В рамках наблюдений удалось наблюдать три вспышки с задержкой 11,46 суток. Интересно, что наблюдаемая задержка в поле гамма-излучения на сутки больше, чем наблюдаемая в радиополе. Астрономы не верят, что гамма-лучи производятся в тех же областях, что и радиоволны. Следовательно, наблюдаемые задержки могут различаться.
Ученые говорят, что сравнение таких радио- и гамма-наблюдений может дать новое понимание процессов, происходящих в черных дырах, и наложить новые ограничения на космологические величины, такие как постоянная Хаббла и скорость расширения Вселенной.
