Til dags dato har gravitasjonslinser vært vanskelig å finne, og bare rundt hundre brukes rutinemessig. Identifisert som et fenomen av Einstein, har gravitasjonslinser blitt brukt av astronomer for å observere fjerntliggende galakser i lang tid, men å finne dem i utgangspunktet har blitt truffet og savnet.
Den nye studien presenterer spektroskopisk bekreftelse på sterke gravitasjonslinser tidligere identifisert ved hjelp av Convolutional Neural Networks, utviklet av dataforsker Dr. Colin Jacobs ved ASTRO 3D og Swinburne University.
Et maskinlæringssystem oppdaget opptil 5,000 potensielle gravitasjonslinser tidligere i år, noe som kan revolusjonere vår evne til å spore utviklingen av galakser siden Big Bang.
Ved å bruke Keck-observatoriet på Hawaii og Very Large Telescope i Chile har astronom Kim-Vy Tran fra ASTRO 3D og UNSW Sydney og kolleger evaluert 77 av linsene. Hun bekreftet ved hjelp av sitt multinasjonale team at 68 av de 77 er kraftige gravitasjonslinser som spenner over store kosmologiske avstander.
Med en suksessrate på 88 % fremstår algoritmen som pålitelig, og tusenvis av nye gravitasjonslinser kan eksistere.
Tilsvarende forfatter Dr. Tran fra ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in 3-Dimensions (ASTRO3D) sa: "Vår spektroskopi tillot oss å kartlegge et 3D-bilde av gravitasjonslinsene for å vise at de er ekte og ikke bare tilfeldige superposisjoner. Målet vårt med AGEL er å spektroskopisk bekrefte rundt 100 sterke gravitasjonslinser observert fra både den nordlige og sørlige halvkule gjennom året.»
"Arbeidet ble gjort mulig ved å utvikle algoritmen for å se etter visse digitale signaturer. Med det kunne vi identifisere tusenvis av linser sammenlignet med bare noen få håndfuller.»
"Gravitasjonslinser er veldig små, så hvis du har uklare bilder, vil du ikke kunne oppdage dem. Mens disse linsene lar oss se objekter som er millioner av lysår unna klarere, bør de også la oss "se" usynlig mørk materie som utgjør det meste av Universe».
«Vi vet at det meste av massen er mørk. Vi vet at masse er bøyende lys, og så hvis vi kan måle hvor mye lys som er bøyd, kan vi utlede hvor mye masse som må være der."
"Jo flere forstørrelsesbriller du har, jo større sjanse kan du prøve å kartlegge disse fjernere objektene. Forhåpentligvis kan vi bedre måle demografien til veldig unge galakser.»
"Så et sted mellom de tidlige første galaksene og oss, er det en hel del evolusjon som skjer, med små stjernedannende områder som konverterer uberørt gass til de første stjernene til solen, Melkeveien».
"Og så med disse linsene på forskjellige avstander, kan vi se på forskjellige punkter i den kosmiske tidslinjen for å spore i hovedsak hvordan ting endrer seg over tid, mellom de aller første galaksene og nå."
Professor Stuart White fra University of Melbourne og direktør for ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (Astro 3D) sier at hver gravitasjonslinse er unik og forteller oss noe nytt.
"Bortsett fra å være vakre objekter, gir gravitasjonslinser et vindu for å studere hvordan massen er fordelt i fjerne galakser som ikke er observerbare via andre teknikker. Ved å introdusere måter å bruke disse nye store datasettene av himmelen til å søke etter mange nye gravitasjonslinser, åpner teamet muligheten til å se hvordan galakser får massen sin."
Professor Karl Glazebrook fra Swinburne University, og Dr. Tran's Co-Science Lead på papiret, hyllet arbeidet som hadde gått før.
"Denne algoritmen ble utviklet av Dr. Colin Jacobs ved Swinburne. Han så gjennom titalls millioner galaksebilder for å beskjære prøven ned til 5,000. Vi hadde aldri drømt om at suksessraten skulle være så høy.»
"Nå får vi bilder av disse linsene med Hubble-romteleskopet, de spenner fra kjevefallende vakre til ekstremt merkelige bilder som vil ta oss betydelig innsats for å finne ut."
Førsteamanuensis Tucker Jones ved UC Davis, en annen medvitenskapelig leder på papiret, beskrev den nye prøven as "et gigantisk skritt fremover i å lære hvordan galakser dannes gjennom universets historie."
"Vanligvis ser disse tidlige galaksene ut som små uklare klatter, men linseforstørrelsen lar oss se strukturen deres med mye bedre oppløsning. De er ideelle mål for våre kraftigste teleskoper for å gi oss best mulig utsikt over det tidlige universet.»
"Takket være linseeffekten kan vi lære hvordan disse primitive galaksene ser ut, hva de er laget av og hvordan de samhandler med omgivelsene."
Tidsreferanse:
- Kim-Vy H. Tran et al. AGEL-undersøkelsen: Spektroskopisk bekreftelse av sterke gravitasjonslinser i DES- og DECALS-feltene valgt ved bruk av konvolusjonelle nevrale nettverk. The Astronomical Journal. GJØR JEG: 10.3847/1538-3881/ac7da2
