Nové výsledky, které berou v úvahu vzdálenosti ve vesmíru určené podle gravitačních čoček jsou dobrou zprávou pro astronomy, ale špatnou zvěstí pro kosmology.
Astronomové, kteří pracují z kosmickým dalekohledem HST, tento přístroj použili ke sledování gravitační čočkou zvětšeného obrazu vzdáleného kvasaru a zjistili nová svědectví o rychlosti jakou vesmír expanduje.
Studie gravitační čočky ukázala, že vesmír expanduje rychlostí nepatrně menší (ale dosti podobnou) než vypočítal tým Key Project, který se zaměřuje k určování velikosti a stáří vesmíru podle pozorování z HST. Určení škály vzdálenosti bylo jedním z primárních vědeckých problémů HST. Určení škály vzdálenosti ze studia gravitačních čoček a týmu HST Key Project jsou v dobré zprávy a celkově v souladu.
Dobrá zpráva je také: nový výzkum ukázal že rozpínání vesmíru je dostatečně pomalé k vysvětlení stáří i nejstarších kulových hvězdokup a to podle různých způsobů určování stáří. Až do nedávné doby byli astronomové zmateni objevy některých kulových hvězdokup, které se zdály starší než výpočtem určené stáří vesmíru.
Špatnou zprávou je, že pomalu expandující vesmír, přináší nejistotu do upřednostňované verze scénáře velkého třesku. Teorie big bangu popisuje historii vesmíru až do exploze nepředstavitelné prudkosti a síly. Tato teorie však poskytuje záplatu jen ve třech směrech a to ještě za určitých podmínek, říkají astronomové, kteří oznamují nové výsledky.
Teoretici mohou vysvětlit starý, nízkohustotní vesmír uplatněním speciálních podmínek v prvních zlomcích sekund velkého třesku.
Mohou postulovat nové a nespatřené formy hmoty. Nebo mohou revidovat kosmologickou konstantu, kterou zavedl Einstein pro vysvětlení proč vesmír nezkolaboval sílou své vlastní gravitace.
Bohužel pro existenci kosmologické konstanty neexistují fyzikální základy, takže její použití je pouze umělý způsob jak zařídit aby model big bangu vycházel.
Astronómové z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics a The University of Arizona, Tucson, použili infračervené a optické kamery umístěné na HST aby snímkovali dva tucty systémů gravitačních čoček. Jejich projekt nese označení CfA-Arizona Space Telescope Lens Survey (CASTLES) a má za cíl získat různá kosmologická měření. První výsledky - přímé měření škály vzdálenosti vesmíru - se již objevily v prosinci 1998 v Astrophysical Journalu.
Výsledky ukazují, že vesmír expanduje rychlostí nižší než 77000 km/h. na každý milion sv. let vzrůstu vzdálenosti od Země. Tým studoval kvasar PG 1115+080, jeden ze vzácných případů, kdy kvasar je téměř v perfektní přímce s galaxií.
Pouze jeden z každých 500 kvasarů má světlo ovlivněno gravitační čočkou, říká C. D. Impey z UA Steward Observatory. Gravitace k nám bližší galaxie (nacházející se v přímce před kvasarem) ohýbá světlo od vzdáleného kvasaru a astronomové na Zemi pozorují dva, tři, čtyři nebo až pět identických obrazů téhož kvasaru. Protože světlo od zdroje, kvasaru se kolem galaxie tvořící gravitační čočku štěpí nepatrně rozdílně a přichází k nám po rozdílných drahách, přichází k teleskopu světlo každého z vícenásobných snímků v rozdílném čase.
Impey říká, "Se znalostí rozdílnosti cest světelného paprsku a rychlosti světla pak můžeme počítat přímou škálu vzdálenosti."
Časové zpoždění u systému kvasaru PG 1115+080 bylo již dříve měřeno pozemskými přístroji, ale tým CASTLES využil jejich ostrého infračerveného snímku z HST, aby vytvořil přesný model rozložení hmoty v gravitační čočce.
Členové týmu jsou Joseph Lehar, Emilio Falco, Chris Kochanek, Brian McLeod a Jose Munoz z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics , Impey, Hans-Walter Rix, Chuck Keeton a Chien Peng z UA Steward Observatory.
Infračervené snímky, které tým dal k dispozici ukazují čtyři obrazy kvasaru, původně pocházejícího ze samostatného objektu, kvasaru PG 1115+080, prstenec gravitačního světla, který je spojuje a eliptickou galaxii uprostřed prstence, která efekt gravitační čočky způsobuje.
Prstenec je natažený a zvětšený obraz galaxie, ve které je kvasar a leží ve vzdálenosti několika desítek miliard světelných let. Již Einstein předpovídal, že pokud dojde k perfektnímu postavení objektů do jedné přímky, bude světlo vzdáleného protaženo do dokonalého prstence.
Kombinace přístroje NICMOS a HST dává vynikající rozlišení, dodává Impey. Můžeme spatřit detaily až dvacetkrát menší než bychom mohli vidět v typickém teleskopu na Zemi.
Kredit: Christopher D. Impey (University of Arizona)
Vlevo: na tomto infračerveném snímku vidíme, že světlo z kvasaru PG 1115+080 je rozštěpeno a zakřiveno. Kvasar PG 1115+080 nacházející se ve vzdálenosti 8 miliard světelných let v souhvězdí Lva pozorujeme přes eliptickou galaxii nacházející se ve vzdálenosti 3 miliard světelných let. Snímek přístroje NICMOS byl pořízen na vlnové délce 1.6 mikrometrů a ukazuje čtyři obrazy kvasaru (dva jsou vlevo téměř u okraje). Okolní galaxie zapříčiňuje, že obraz kvasaru je zvětšený. Kvasar je proměnným zdrojem světla a světlo každého obrazu cestuje směrem k Zemi po rozdílné dráze. Toto časové zpoždění umožňuje měřit vzdálenost přímo. Rovné čáry na snímku jsou difrakční artefakty v přístroji NICMOS (NASA/Space Telescope Science Institute).
Vpravo: Zde je opět snímek z přístroje NICMOS. Ukazuje čtyři obrazy kvasaru a okolní galaxie, která zapříčiňuje efekt čočky je odečtena. Ukazuje se téměř úplný prstenec infračerveného světla. Tento prstenec je natáhnuté a zesílené světlo galaxie, ve které se kvasar nachází, ležící ve vzdálenosti asi 8 miliard sv. let.
(NASA/Space Telescope Science Institute). Kredit: Christopher D. Impey (University of Arizona)