Til dato har gravitationslinser været svære at finde, og kun omkring hundrede bruges rutinemæssigt. Identificeret som et fænomen af Einstein, er gravitationslinser blevet brugt af astronomer til at observere fjerntliggende galakser i lang tid, men at finde dem i første omgang er blevet ramt og savnet.
Den nye undersøgelse præsenterer spektroskopisk bekræftelse af stærke gravitationslinser tidligere identificeret ved hjælp af Convolutional Neural Networks, udviklet af dataforsker Dr. Colin Jacobs på ASTRO 3D og Swinburne University.
Et maskinlæringssystem opdagede op til 5,000 potentielle gravitationslinser tidligere i år, hvilket kunne revolutionere vores evne til at spore evolution af galakser eftersom Stort brag.
Ved at bruge Keck Observatory på Hawaii og Very Large Telescope i Chile har astronom Kim-Vy Tran fra ASTRO 3D og UNSW Sydney og kolleger vurderet 77 af linserne. Hun bekræftede med hjælp fra sit multinationale team, at 68 af de 77 er kraftige gravitationslinser, der spænder over store kosmologiske afstande.
Med en succesrate på 88 % virker algoritmen troværdig, og der kan eksistere tusindvis af nye gravitationslinser.
Tilsvarende forfatter Dr. Tran fra ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in 3-Dimensions (ASTRO3D) sagde, "Vores spektroskopi gjorde det muligt for os at kortlægge et 3D-billede af gravitationslinserne for at vise, at de er ægte og ikke blot er tilfældige superpositioner. Vores mål med AGEL er spektroskopisk at bekræfte omkring 100 stærke gravitationslinser observeret fra både den nordlige og sydlige halvkugle i løbet af året."
“Arbejdet blev gjort muligt ved at udvikle algoritmen til at lede efter bestemte digitale signaturer. Med det kunne vi identificere tusindvis af linser sammenlignet med blot nogle få håndfulde."
“Gravitationslinser er meget små, så hvis du har slørede billeder, vil du ikke være i stand til at opdage dem. Selvom disse linser lader os se objekter, der er millioner af lysår væk, klarere, bør de også lade os 'se' usynligt mørkt stof, der udgør det meste af Universe".
»Vi ved, at det meste af massen er mørk. Vi ved, at masse er bøjet lys, og så hvis vi kan måle, hvor meget lys der er bøjet, kan vi så udlede, hvor meget masse der skal være der."
"Jo flere forstørrelsesbriller du har, jo større chance kan du prøve at undersøge disse fjernere objekter. Forhåbentlig kan vi bedre måle demografien for meget unge galakser."
"Så et sted mellem de tidlige første galakser og os, er der en hel masse udvikling, der sker, med små stjernedannende områder, der omdanner uberørt gas til de første stjerner til solen, Mælkevejen".
"Og så med disse linser på forskellige afstande, kan vi se på forskellige punkter i den kosmiske tidslinje for at spore i det væsentlige, hvordan tingene ændrer sig over tid, mellem de allerførste galakser og nu."
Professor Stuart White fra University of Melbourne og direktør for ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (Astro 3D) siger, at hver gravitationslinse er unik og fortæller os noget nyt.
"Udover at være smukke objekter, giver gravitationslinser et vindue til at studere, hvordan massen er fordelt i fjerne galakser, som ikke kan observeres via andre teknikker. Ved at introducere måder at bruge disse nye store datasæt af himlen til at søge efter mange nye gravitationslinser, åbner holdet muligheden for at se, hvordan galakser får deres masse."
Professor Karl Glazebrook fra Swinburne University, og Dr. Tran's Co-Science Lead på papiret, hyldede det arbejde, der var gået forud.
"Denne algoritme blev udviklet af Dr. Colin Jacobs ved Swinburne. Han gennemgik titusinder af galaksebilleder for at beskære prøven ned til 5,000. Vi havde aldrig drømt om, at succesraten ville være så høj.”
"Nu får vi billeder af disse linser med Hubble-rumteleskopet, de spænder fra kæbefaldende smukke til ekstremt mærkelige billeder, som vil tage os en betydelig indsats at finde ud af."
Lektor Tucker Jones fra UC Davis, en anden medvidenskabelig leder på papiret, beskrev den nye prøve as "et kæmpe skridt fremad i at lære, hvordan galakser dannes gennem universets historie."
"Normalt ligner disse tidlige galakser små uklare klatter, men linseforstørrelsen giver os mulighed for at se deres struktur med meget bedre opløsning. De er ideelle mål for vores mest kraftfulde teleskoper for at give os den bedst mulige udsigt over det tidlige univers."
"Takket være linseeffekten kan vi lære, hvordan disse primitive galakser ser ud, hvad de er lavet af, og hvordan de interagerer med deres omgivelser."
Journal Reference:
- Kim-Vy H. Tran et al. AGEL-undersøgelsen: Spektroskopisk bekræftelse af stærke gravitationslinser i DES- og DECaLS-felterne udvalgt ved hjælp af konvolutionelle neurale netværk. Den Astronomiske Journal. DOI: 10.3847/1538-3881/ac7da2
