Persephone’s Torch – rekordowo jasny kwazar w czterech obrazach
Astronomowie potwierdzili istnienie niezwykle jasnego kwazara J1330‑0905, nazwanego Persephone’s Torch, którego obraz został podzielony przez soczewkowanie grawitacyjne na cztery punkty światła na niebie. Obiekt ma jasność około 15 magnitudo w paśmie optycznym i przesunięcie ku czerwieni z ≈ 2,22, a całkowite powiększenie grawitacyjne sięga około 56 razy, co czyni go jednym z najjaśniejszych znanych soczewkowanych kwazarów.
Kosmiczna latarnia w gwiazdozbiorze Panny
J1330‑0905 znajduje się w gwiazdozbiorze Panny i na przeglądowych zdjęciach nieba długo uchodził za zwykły bardzo jasny punkt. Dopiero dokładniejsza analiza danych ujawniła, że w rzeczywistości kryje się tam zestaw czterech bliskich sobie obrazów jednego odległego kwazara. Łączna jasność układu (i ≈ 14,8 mag w Pan‑STARRS) jest porównywalna z najsłynniejszym dotąd super jasnym soczewkowanym kwazarem Andromeda’s Parachute.
Światło powstaje w dysku akrecyjnym supermasywnej czarnej dziury, odległej o ponad 10 miliardów lat świetlnych, ale po drodze zakrzywia je pole grawitacyjne masywnej galaktyki soczewkującej leżącej znacznie bliżej nas. W efekcie na niebie widzimy kilka obrazów tego samego kwazara, ułożonych w charakterystyczny kształt latawca wokół słabo świecącej galaktyki.
Jak działa soczewkowanie grawitacyjne?
Soczewkowanie grawitacyjne to efekt ogólnej teorii względności: duże masy zakrzywiają czasoprzestrzeń i zmieniają bieg promieni świetlnych, działając jak naturalne soczewki. Przy odpowiednim ustawieniu źródła, soczewki (galaktyki) i obserwatora światło odległego obiektu może zostać wzmocnione nawet o rzędy wielkości, a na niebie pojawiają się obrazy wielokrotne, łuki lub pierścienie Einsteina.
W przypadku Persephone’s Torch galaktyka‑soczewka tworzy cztery obrazy kwazara, rozmieszczone na okręgu o promieniu Einsteina około 0,45 sekundy łuku – mniej niż grubość włosa widziana z odległości kilkudziesięciu kilometrów. Tego typu układy czterokrotnych obrazów są bardzo rzadkie: na całym niebie znamy ich zaledwie kilkadziesiąt, a tylko nieliczne są tak jasne jak J1330‑0905.
Odkrycie z kanapy – pomoc SPHERExa
Persephone’s Torch został wyłowiony z katalogu kandydatów na jasne kwazary, przygotowanego na podstawie danych misji Gaia, WISE i przeglądu Pan‑STARRS przy użyciu metod uczenia maszynowego. Obiekt wyróżniał się podejrzanie dużą jasnością i nietypowymi parametrami astrometrycznymi w danych Gaia, sugerującymi, że nie jest pojedynczą gwiazdą, lecz układem o złożonej strukturze kątowej.
Kluczową rolę odegrała jednak misja SPHEREx – satelita NASA realizujący pełnowidmowy przegląd całego nieba w podczerwieni (0,75–5 mikrometrów). Dzięki temu, że dla każdego punktu na niebie SPHEREx mierzy niskorozdzielcze widmo, autorzy pracy mogli skorzystać z publicznego narzędzia SPHEREx Spectrophotometry Tool i dosłownie z kanapy wyciągnąć widmo J1330‑0905 z pierwszych dwóch przeglądów nieba, bez rezerwowania czasu na jakimkolwiek teleskopie.
Widmo SPHEREx wyraźnie pokazało szerokie linie emisyjne (m.in. Hα i Paschen‑β), pozwalając określić przesunięcie ku czerwieni na z = 2,2245 i potwierdzić, że mamy do czynienia z bardzo jasnym kwazarem. Gdyby nie soczewkowanie, jego absolutna jasność w ultrafiolecie byłaby ekstremalnie wysoka, co dodatkowo wskazywało na działanie silnego wzmocnienia grawitacyjnego.
Lustrzany latawiec na zdjęciach LBT
Decydujący test przyniosły obserwacje wykonane na Wielkim Teleskopie Lornetkowym (LBT) na Mount Graham w Arizonie. Zastosowano kamerę bliskiej podczerwieni LUCI i nowoczesny system optyki adaptatywnej SOUL, który koryguje zaburzenia atmosfery i pozwala uzyskać obrazy ostrzejsze niż z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a w podobnych długościach fali.
Na połączonym obrazie w filtrach JHK widać trzy jasne punkty zgrupowane po jednej stronie galaktyki soczewkującej i czwarty, słabszy, po przeciwnej, z ledwo widoczną galaktyką w środku – klasyczną konfigurację circular kite (okrągłego latawca). Modelowanie z użyciem kodu lenstronomy pokazuje, że masę galaktyki można dobrze opisać eliptycznym profilem potęgowym z dodatkowymi siłami ścinającymi od otoczenia, co daje łączne powiększenie rzędu 56.
Co ciekawe, relatywne jasności czterech obrazów są anormalne: najjaśniejszym z nich okazuje się komponent A, a nie ten, którego prosty model soczewki kazałby się spodziewać. Takie anomalie strumieni są silną wskazówką na obecność mikrosoczewkowania przez pojedyncze gwiazdy w galaktyce soczewkującej lub niegładką strukturę ciemnej materii (np. małe kłaczki halo).
Dlaczego Persephone’s Torch jest tak ciekawy?
Model soczewki sugeruje, że opóźnienia czasowe między obrazami – czyli różnice w czasie dotarcia do nas tej samej zmienności kwazara – są bardzo krótkie, rzędu kilkunastu godzin do maksymalnie dwóch dni. To oznacza, że układ nie będzie najlepszym kandydatem do precyzyjnych pomiarów stałej Hubble’a metodą opóźnień czasowych, które zwykle wymagają dłuższych różnic czasowych.
Z drugiej strony niezwykle duża jasność i anomalne stosunki strumieni czynią Persephone’s Torch idealnym laboratorium do badań mikrosoczewkowania oraz struktury na małych skalach – zarówno w dysku akrecyjnym kwazara, jak i w rozkładzie gwiazd oraz skupisk ciemnej materii w galaktyce soczewkującej. System jest już wykrywany radiowo (ASKAP, VLASS) i w promieniach X (eROSITA), co daje rzadką możliwość porównania, jak soczewkowanie działa w różnych zakresach widma.
Odkrycie Persephone’s Torch pokazuje też, jak bardzo zmienia się sposób robienia astronomii: nowe misje przeglądowe, takie jak SPHEREx, umożliwiają identyfikację niezwykłych obiektów przy biurku, zanim jeszcze ktokolwiek skieruje na nie duży teleskop. W nadchodzących latach, wraz z kolejnymi pełnospektralnymi mapami całego nieba, można spodziewać się lawiny podobnych kosmicznych perełek – a każda z nich będzie kolejnym testem dla teorii ciemnej materii i ewolucji galaktyk.
Źródła
Główne źródło:
- F. B. Davies et al., Persephone’s Torch: A 15th Magnitude Quadruply-Lensed Quasar From the Couch Discovered with SPHEREx and the LBT, arXiv:2604.13152, 14 IV 2026
Źródła kontekstowe:
- O. Doré et al., SPHEREx: NASA’s Near-Infrared Spectrophotometric All-Sky Survey – opis misji i jej możliwości przeglądowych,
- Raporty o nauce SPHEREx i synergii z innymi przeglądami nieba,
- Opisy techniczne LBT, instrumentu LUCI i systemu optyki adaptatywnej SOUL,
- Prace o opóźnieniach czasowych w soczewkowanych kwazarach i ich zastosowaniu kosmologicznym,
- Badania nad statystyką i anomaliami w układach czterokrotnie soczewkowanych kwazarów.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
