Quasarii îndepărtați pot să ne apara multiplicați datorită așa-numitului efect de lentilă gravitațională. Recent, o nouă analiză a datelor astronomice cu ajutorul calculatoarelor și a procedurii de Machine-Learning a permis să vedem imaginile unor quasari care ajung la noi „multiplicate”: imagini în care se vade de fapt quasarul de patru ori.

Aceste imagini ar putea ajuta la descifrarea unui mare mister din Cosmologie: care este valoarea constantei lui Hubble?

 Quasarii și lentila gravitațională

Galaxii îndepărtate care au în centru găuri negre super-masive pot emite cantități enorme de energie; sunt așa-numiții quasari – care se află la distante față de noi de miliarde de ani lumina, ajungând până la 12-13 miliarde de ani! În inima quasarilor sunt găuri negre enorme, cu mase de miliarde de ori cea a Soarelui care înghit materie, ceea ce generează câmpuri electromagnetice foarte intense unde particulele cu sarcină electrică emit intense radiații care ajung până la noi.

În drumul lor spre noi însă razele de lumina de la quasari pot întâlni galaxii cu mase foarte mari – care, ținând cont de teoria relativității generale a lui Einstein – deformează geometria spațiului și a timpului, ceea ce produce efectul de lentilă gravitațională. Imaginea quasarilor se poate multiplica – și noi putem vedea nu doar un singur quasar, ci doi sau chiar mai mulți. Evident este vorba despre imagini care provin de la același quasar, însă noi vedem imaginea multiplicată de lentila gravitațională.

 Patru copii ale imaginilor de quasari

Prin aceste fenomen de lentilă gravitațională au fost observați câțiva quasari cu imagini quadruplicate! Sunt evenimente rare, însă cu ajutorul calculatoarelor și a așa-numitei proceduri de machine-learning, s-a reușit, folosind date obținute cu mai multe telescoape, să se măsoare câteva zeci de astfel de quasari care se văd multiplicați în patru. Datele folosite provin de la telescoape precum Gaia (misiunea spațială ESA); WISE (NAȘĂ); W.M. Keck Observatory; Palomar Observatory și Gemini South Telescope din Chile.

Grupul de astronomi care a reușit această performanță publică rezultatele într-un articol în revista The Astrophysical Journal.

Pentru a obține această performanță cercetătorii au folosit procedura de Machine Learning – adică algoritme pe calculator care sunt antrenate de cercetători și reușesc să învețe din experiență. Cercetătorii spun că de fapt nu au folosit Inteligența Artificială ci un fel de Inteligență Crescută (Augmented Intelligence) – deoarece inteligența este umană – iar calculatoarele doar un instrument care funcționează în ajutorul oamenilor.

 Quasarii ar putea ajută în descifrarea unui mister

Unul dintre misterele fizicii și ale Cosmologiei la ora actuală este valoarea „constantei” lui Hubble – cea care ne da viteza de expansiune a Universului. Măsurată cu metode diverse da valori diferite. Dacă o măsurăm cu supernovele da o valoare care este diferită de cea obținută prin măsurători cu radiația cosmică de fond. Care valoare este cea reală? Sunt greșeli într-una dintre măsurători? Nu știm! Totuși, valorile obținute cu cele două metode se referă la vârste ale Universului diferite: radiația de fond a apărut la circa 380.000 de ani după Big Bang în timp ce supernovele la miliarde de ani distanță de Big Bang.

În acest context studiul quasarilor, care au apărut într-o perioadă între cele două anterioare (radiația de fond și supernovele) ne-ar putea ajuta să înțelegem care este valoarea corectă sau dacă această valoare este o constanta sau nu. Al doilea caz ar fi foarte interesant întrucât ar demonstra cum evoluția Universului este mult mai interesantă decât ne-am imaginat.

   Quasarii „multiplicati”

Capacitatea de a vedea imagini multiple ale aceluiași quasar, cu lentila gravitațională, ne-ar putea deci ajută să măsurăm constanta lui Hubble și să vedem ce valoare obținem. Pe lângă aceasta, studiul quasarilor este important și pentru înțelegerea găurilor negre care stau în centrul acestora – găuri negre enorme care încă nu se știe cum au luat naștere.

O serie de mistere care ar putea fi descifrate și cu ajutorul calculatoarelor și a așa-numitului Machine Learning ce devine din ce în ce mai important și în astronomie.

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare și al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisică Nucleare (Romă, Italia) și colaborator al Scientia.ro