Gravitacinis lęšiavimas – reliatyvistinis reiškinys, kai masyvaus kūno gravitacija iškreipia tolimesnio objekto šviesą ir jį paryškina. Jis naudojamas tiek egzoplanetų ir juodųjų skylių paieškai, tiek tolimų galaktikų savybių tyrimui.
Asociatyvi DI sugeneruota „Pixabay“ nuotr.
Vienas išskirtinis ir labai vertingas lęšiavimo atvejis nutinka tada, kai lęšiu tampa kvazaras. Kvazarais vadinamos išskirtinai ryškios aktyvios galaktikos – tokios, kurių centrinė juodoji skylė sparčiai ryja dujas. Įprastai iš centro sklindanti spinduliuotė visiškai užgožia kvazaro motininės galaktikos šviesą, taigi būna neįmanoma apskaičiuoti ir jos masės. Tačiau jei kvazaras veikia kaip lęšis, jo masę apskaičiuoti galima net ir nematant jokios tiesioginės spinduliuotės. Deja, tokie kvazarai labai reti: tarp beveik 300 000 kvazarų, esančių „Sloan“ skaitmeninės dangaus apžvalgos kataloguose, buvo identifikuoti tik dvylika kandidatų, o patvirtinti tik trys. Įprastai tokie kvazarai aptinkami spektroskopiškai: kai fono galaktikos šviesa susilieja su kvazaro, jos emisijos linijos matomos ties kitokiais bangos ilgiais, nei kvazaro, nes tolimesnė galaktika nuo mūsų tolsta sparčiau, todėl yra labiau paraudusi.
Naujame tyrime mokslininkai pristatė mašininio mokymosi metodą, kuris, naudojant duomenis iš „Dark Energy Spectroscopic Instrument“ (DESI) apžvalgos, kone padvigubino žinomų lęšiuojančių kvazarų skaičių. Naudodami daugiau nei 800 tūkstančių kvazarų, kurių šviesa iki mūsų keliavo 10 milijardų metų ir mažiau, tyrėjai ieškojo gravitacinio lęšiavimo pavyzdžių, identifikuodami tolimesnės galaktikos emisijos linijas kvazarų spektruose. Kadangi tikri lęšiuojantys kvazarai yra itin reti, mokslininkai negalėjo neuroninio tinklo apmokymui pasitelkti tūkstančių tikrų pavyzdžių, kaip dažnai būna daroma. Jie pasirinko kitokį sprendimą: sukūrė 3000 realistiškų dirbtinių vaizdų, sujungę tikrus DESI kvazarų spektrus su tolimesnių galaktikų emisijos linijų spektrais. Prie jų pridėjo 30 000 paprastų kvazarų spektrų ir apmokė tinklą atskirti fono galaktikų emisijos linijų požymius nuo sudėtingų pačių kvazarų spektrinių savybių. Tinklas pasiekė 99% tikslumą atskirdamas lęšiuojančius ir nelęšiuojančius kvazarus. Pritaikę metodą DESI duomenims, mokslininkai rado septynis tvirtus lęšių kandidatus. Kiekvienas jų pasižymi stipriomis deguonies spektro linijomis, kylančiomis iš tolimosios galaktikos, o keturiuose matyti ir daugiau foninės galaktikos linijų.
Metodas sėkmingai surado ir vienintelę anksčiau žinotą lęšiuojantį kvazarą, patenkantį į DESI imtį. Turėdami daug didesnį lęšiuojančių kvazarų rinkinį, mokslininkai galės geriau analizuoti, kaip dera jų centrinių juodųjų skylių ir visos galaktikos masė bei kitos savybės. Šios žinios svarbios aiškinantis, kaip juodosios skylės ir galaktikos vystosi kartu per milijardus metų.
