NASA首度測量受重力透鏡放大的伽瑪射線
http://tamweb.tam.gov.tw/v3/tw/content.asp?mtype=c2&idx=1181天文學家最近使用NASA費米天文臺，首度成功測量受重力透鏡放大的伽瑪射線。重力透鏡相當於自然界提供的「望遠鏡」，形成於當宇宙中兩個天體加上觀測者位置三者對齊成「三點一直線」時，位在中間的極大質量天體，會因重力的緣故把來自它後面的光彎曲並放大，（在宇宙中，發生這種三點一直線的排列機會不高）。
在活躍星系中心，物質向內朝超大質量黑洞掉落，製造了速度接近光速的物質噴流。其中有一類被歸為”blazer”的「蝎虎BL類星體」，一道筆直噴流正朝地球方向而來。影像提供：NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab
這項成果為未來新研究開啟多種新途徑，包括有可能在超大質量黑洞附近地區以新方式探測多波段放射情況。甚至還有可能在費米伽瑪射線太空望遠鏡之既有資料中找到其他新的重力透鏡！
該團隊想研究這個「受重力透鏡放大的伽瑪射線」現象已經有很多年，最重要的突破發生在2012年9月，因為費米太空觀測站的LAT望遠鏡偵測到一系列明亮的伽瑪射線閃焰，這個伽瑪射線源編號是B0218+357，距離地球有43.5億光年遠，位置在天空中「三角座」方向。因為這幾次強力的閃焰的源點位置是在已知的「重力透鏡系統」之中，所以成了研究人員能測量閃焰如何受重力透鏡影響的關鍵因素。
This Hubble image of gravitational lens B0218+357 reveals two bright sources separated by about a third of an arcsecond, each an image of the background blazar. Spiral arms belonging to the lensing galaxy also can be seen. B0218+357 boasts the smallest separation of lensed images currently known.Image Credit: NASA/ESA and the Hubble Legacy Archive B0218 + 357在天文分類中被稱為「蝎虎BL類星體」（blazer），這種活躍星系以輻射能量強並性質詭異聞名，核心是超大質量黑洞，質量有太陽質量千億倍。當物質朝向黑洞被吸捲入時，部分物質向外噴發，粒子噴流以逼近光速的速度朝兩個相反方向噴出。
蝎虎BL類星體非常明亮，變異性強，在巧合地排列下，這次的這個又有其中一個噴流的方向幾乎是筆直地朝地球噴發而來，這大為增強了輻射的可見度，讓天文學家得以順勢探索射線之源。
在B0218 + 357的光抵達地球前，在距離我們大約40億光年的半途上，它的光以正面、直接的角度通過了一個螺旋星系，星系重力彎曲了光線，使光產生不同的路徑，這讓我們看到了位在螺旋星系後面的B0218 + 357也產生雙重圖像。 但這兩個圖像的差異值只有1/3角秒(不到0.0001度)。這差異值在所有已知透鏡系統中因是創紀錄的最小值。
雖然電波和光學望遠鏡能解析個別類星體影像而費米望遠鏡不能，不過，費米望遠鏡的科學家團隊發現了另一個他們可以善加利用的「延遲播放」（playback）作用。
由於一個光路比另一個光路長，所以當天文學家探測到一個閃焰圖像，幾天後，當另一個圖像重播這個閃焰事件時，就能「守株待兔」地完整捕捉。
2012年9月，當蝎虎BL類星體爆發了一次極亮的伽瑪射線閃焰事件時，它成為了在銀河系以外最亮的伽瑪射線閃焰源，研究人員也意識到他們的黃金時機來了，經過申請，取得了一星期觀測時間，在9月24日到10月1日這段期間裡，他們開始尋找「遲到的閃焰」。團隊人員表示他們在資料中一共發現了三組閃焰，顯示的回播延遲時間是11.46天，其中訊號最清楚的一次證據就是在LAT所提供的這個觀測時段內所取得的成果。
有趣的是，在這個透鏡系統裡的伽瑪射線延遲時間比電波波段的觀測大約晚了一天。更有趣的是，雖然伽瑪射線顯示，先到的閃焰與遲到的閃焰亮度在強度上差不多，不過值得注意的是，在電波波段裡，背景類星體的一個圖像卻比另一個圖像亮了四倍。
天文學家們認為伽瑪射線和電波的發射源應該不會是同一個區域，所以發射的路徑可能應該也略為不同，而且穿過透鏡後產生的延遲和放大應該也有所不同。
如果經過時間為一天，其中一個伽瑪射線波段的閃焰會把類星體亮度放大10倍，但在可見光和電波波段，放大效果只有10%，這說明一件事：發出伽瑪射線的源頭和發出可見光和電波訊號等低能量的區域相比，區域小很多。在扮演了透鏡作用的這個星系裡的一些稠密物質的重力，似乎對高能量的伽瑪射線在光路偏折和亮度放大效果上是很明顯優於在低能量之電波和可見光的作用。釐清這樣的微重力透鏡效應作用，對未來利用高能透鏡效應進行天文觀測將是很新鮮的挑戰。
科學家認為，接下來，如果繼續在透鏡效應上比對電波和伽瑪射線之間不同的觀測結果，這對研究強大的黑洞噴流可能會是有力的工具，對於宇宙學裡的一些數量的參考限定數值譬如哈柏常數（用來定義宇宙膨脹率）等，也都有很重要的意涵。
另一個研究人員同樣期待的成果是，最好LAT能藉由「回播」（playback）機制，在伽瑪射線波段偵測找到新的在其他波段沒發現過之重力透鏡。(Lauren譯）
