LO STUDIO A FIRMA ITALIANA

Dalle Canarie un altro Anello di Einstein

Colpo di fortuna per Margherita Bettinelli, laureata in astronomia a Padova e ora alle Canarie per un dottorato: ha scoperto per “serendipity” uno fra i più simmetrici anelli di Einstein mai osservati, una lente gravitazionale – fenomeno previsto da Einstein nella sua Teoria generale della relatività – quasi perfettamente circolare

Image of the “Canarias Einstein ring”. In the centre of the picture, we can see how the source galaxy (the greenish-blue circle), which is further away “surrounds” the lens galaxy (red dot) almost completely. This phenomenon is produced because the strong gravitational field of the lens galaxy distorts the space-time in its neighbourhood, bending the paths of the light rays which come from the source galaxy. As they are almost perfectly aligned, the resulting image of the source galaxy is almost circular. Credit: Image made up from several images taken with the DECam camera on the Blanco 4m telescope at the Cerro Tololo Observatory in Chile.

Ecco l’immagine dell’Anello di Einstein delle Canarie. Al centro della foto possiamo vedere la sorgente della galassia (il cerchietto verdastro) che “circonda” la lente gravitazionale (la galassia rossa) quasi completamente. Questo fenomeno deriva dal fatto che il campo gravitazionale della galassia distorce lo spazio-tempo nelle sue vicinanze, deviando il percorso dei raggi luminosi provenienti dalla galassia sorgente. Dal momento che sono quasi perfettamente allineati, l’immagine della galassia sorgente è quasi circolare. Crediti: diverse immagini scattate con la fotocamera DECam sul telescopio di 4 metri Blanco al Cerro Tololo Observatory, in Cile

Sono quasi tutti italiani gli autori della scoperta di un nuovo anello di Einstein, uno dei fenomeni più affascinanti da osservare nell’Universo. Nello specifico, questo oggetto è stato soprannominato Anello di Einstein delle Canarie, perché la prima autrice dello studio pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society è Margherita Bettinelli, una ricercatrice italiana che sta svolgendo il suo dottorato presso l’Istituto di Astrofisica delle Canarie (IAC) e l’Università di La Laguna (ULL) a Tenerife. La scoperta è stata effettuata utilizzando la “Dark Energy Camera” (DECam) del telescopio da 4 metri Blanco presso il Cerro Tololo Observatory, in Cile. Quella che vedete al centro di questa immagine è una galassia deformata dall’effetto dello strong lensing gravitazionale, testimoniato da una debole emissione di forma quasi perfettamente circolare, che appunto è il cosiddetto anello di Einstein, fenomeno molto interessante predetto dallo stesso scienziato nella sua Teoria della Relatività Generale.

«La scoperta di questo “anello di Einstein” è in realtà avvenuta in maniera fortuita», dice uno dei coautori dello studio, Santi Cassisi, ricercatore presso l’INAF-Osservatorio Astronomico di Teramo, «mentre Bettinelli – che sta svolgendo la sua tesi di dottorato sotto la supervisione mia e di Sebastian Hidalgo dell’Istituto Astrofisico delle Canarie – stava analizzando i campi stellari relativi alla galassia nana Sculptor. Esistono pochi anelli di Einstein con le caratteristiche di quello appena scoperto e il loro studio è estremamente importante per comprendere sia le proprietà della galassia sorgente sia la struttura del campo gravitazionale e la distribuzione di materia oscura della galassia lente».

Un anello di Einstein è l’immagine distorta di una galassia molto distante, che è definita “sorgente”, e la distorsione è prodotta dalla flessione dei raggi luminosi provenienti dalla sorgente a causa del forte campo gravitazionale di una galassia massiccia chiamata “lente”, che proprio come una comune lente si trova tra la sorgente e l’osservatore. La lente gravitazionale distorce la struttura dello spazio-tempo nelle sue vicinanze, piegando i percorsi di luce e disegnando un cerchio (che nell’immagine sopra appare verdastro) quando queste le due galassie sono esattamente allineate: la galassia sorgente si trasforma in un anello che circonda la lente gravitazionale.

L’effetto lensing è utilizzato spesso per osservare oggetti lontanissimi, altrimenti difficili da raggiungere con i telescopi a terra od orbitanti di cui siamo oggi dotati. In questo caso, la galassia sorgente è a 10 miliardi di anni luce di distanza da noi, ma a causa dell’espansione dell’Universo questa distanza era minore quando la sua luce è iniziato il suo viaggio verso di noi, e ha impiegato circa 8,5 miliardi di anni per raggiungerci. L’immagine del telescopio Blanco ce la mostra proprio com’era allora: una galassia blu popolata da giovani stelle che si stanno formando a ritmo sincopato. La lente gravitazionale – come detto – è più vicina a noi, 6 miliardi di anni luce, è più evoluta e il processo di formazione stellare è ormai fermo.

La ricercatrice Margherita Bettinelli

La ricercatrice Margherita Bettinelli

Margherita Bettinelli, che precedentemente ha studiato astronomia presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia “Galileo Galilei” dell’Università degli Studi di Padova, ha avuto davvero fortuna… è il caso di dirlo. Scoprire un oggetto del genere per puro caso, mentre si stava analizzando tutt’altro, non capita tutti i giorni. La conferma della presenza di un anello di Einstein è arrivata dopo le ulteriori analisi effettuate con lo spettrografo OSIRIS montato sul Gran Telescopio CANARIAS (GTC).

Antonio Aparicio, anche lui tra le firme del paper, ha spiegato che «studiare questi fenomeni ci dà informazioni particolarmente rilevanti sulla composizione della galassia sorgente e anche sulla struttura del campo gravitazionale e della materia oscura nella lente gravitazionale». La scoperta dell’Anello di Einstein delle Canarie è particolarmente interessante, però, perché è uno dei più simmetrici mai scoperti ed è quasi perfettamente circolare. Le due galassie sono separate (secondo il punto di vista dell’osservatore) solo di 0,2 arcosecondi.

«La scoperta è stata del tutto fortuita», sottolinea la stessa Bettinelli. «Come previsto dalla mia tesi di dottorato, stavo lavorando a dati fotometrici relativi alla galassia nana dello Scultore. Esaminando le immagini sono rimasta colpita dalla forma inusuale dell’oggetto, in particolare dall’anello attorno a quella che si rivelerà la galassia lente. Oggetti con una tale simmetria sono rari, in quanto è necessario un allineamento preciso tra la galassia sorgente, la lente e l’osservatore. Questa configurazione ci ha permesso di derivare parametri importanti quali la massa che produce la deformazione spazio-temporale tale da produrre l’anello di Einstein e di derivare la notevole frazione di materia oscura. Si tratta di un tema di grande attualità nel panorama scientifico odierno».

Per saperne di più:

  • Lo studio The Canarias Einstein Ring: a newly discovered optical Einstein ring, di M. Bettinelli (IAC-ULL), M. Simioni (IAC-ULL, Università degli Studi di Padova, Vicolo dell’Osservatorio, Italia), A. Aparicio (IAC-ULL), S. L. Hidalgo (IAC-ULL), S. Cassisi (INAF-IAC), A. R. Walker (Cerro Tololo Inter-American Observatory, Chile), G. Piotto (Università degli Studi di Padova, Vicolo dell’Osservatorio-INAF, Italia) e F. Valdés (National Optical Astronomy Observatory, Tucson, EEUU), pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.Letters

Fonte: Media INAF | Scritto da Eleonora Ferroni