Rymdens krökning nära en stor massa, i det här fallet en spiralgalax, böjer av ljusstrålar från bakomliggande källor, ungefär som en vanlig lins. Det gör att ljus från den mer avlägsna källan kan nå oss från mer än en riktning, dvs, vi kan se flera bilder av det bakomliggande objektet.

Illustration av gravitationslinsfenomenet där ljusstrålar  från blazaren B0218+357 når oss via två olika långa vägar. Credit: NASA

Illustration av gravitationslinsfenomenet där ljusstrålar från blazaren B0218+357 når oss via två olika långa vägar. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center

En möjlighet att studera detta fenomen i gammaljus inträffade hösten 2012 när  blazaren genomgick en serie kraftiga strålningsutbrott. Blazarer är kvasarer där materia inte bara faller in mot ett massivt svarta hål i centrum på en galax, utan också genererar två motriktade strålar ("jets") där partiklar accelereras till hastigheter mycket nära ljushastigheten. Om en av dessa strålar råkar peka mot oss ser vi ett intensivt ljus, mestadels gammastrålning, som dessutom kan varierar snabbt (timmar eller kortare). De snabba variationerna är en effekt av den speciella relativitetsteorin och den höga hastigheten som innebär att vi ser händelseförlopp kraftigt komprimerade i tid.

Till skillnad från optiska teleskop och radioteleskop har gammainstrument inte tillräcklig bildupplösning för att separera de två bilder av blazaren som gravitationslinsen i det här fallet skapar.

Stefan Larsson
Stefan Larsson

Stefan Larsson vid Oskar Klein Centre, Stockholms universitet är en av forskarna i teamet och han förklarar att "med Fermi mäter vi samtidigt ljus som gått två olika långa vägar till oss. Vi ser alltså ljusvariationer två gånger, med en tidsseparation som beror på skillnaden i väglängd.

Tack vare de snabba variationerna i gamma-emissionen har vi kunnat göra en nogrann bestämmning av tidsfördröjningen (11,46 +/-0,16 dagar)." Avståndet till blazaren är c:a 4,35 miljarder ljusår och den framförliggande spiralgalaxen/gravitationslinsen befinner sig 4 miljarder ljusår från jorden.

En spännande aspekt är att skillnaden i ljusstrålarnas väglängd kan användas för att uppskatta avstånd och därigenom ge en ny och oberoende mätning av universums expansion.

Svenska Fermikonsortiet består av forskare från Stockholms universitet, KTH och Linnéuniversitetet. Den svenska delen i Fermisatelliten är kalorimetern, som har finansierats med hjälp av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse. Forskningen stöds av Rymdstyrelsen, Vetenskapsrådet och Crafoordstiftelsen.

Himlen sedd med Fermi "Large Area Telescope" (LAT). Gammahimlen domineras av diffus strålning från vintergatsplanet och 1000-tals blazarer, de flesta på flera miljarder ljusårs avstånd. Bilden utgörs av 4 års samlade observationer med Fermi. Credit: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration

För ytterligare information och illustrationer se:

http://www.nasa.gov/press/2014/january/nasas-fermi-makes-first-gamma-ray-study-of-a-gravitational-lens

Den vetenskapliga artikeln 

(accepterad för publikation i Astrophysical Jurnal Letters) kan laddas ner från

http://arxiv.org/abs/1401.0548