Een internationale groep astronomen heeft een opmerkelijke doorbraak gerealiseerd. Zij legden het scherpste radiobeeld vast van een zwaartekrachtlens ooit, dankzij de geavanceerde techniek van Very Long Baseline Interferometry (VLBI). Deze methode, waarbij radiotelescopen over continentale afstanden worden samengevoegd, maakte het niet alleen mogelijk om de vervorming van licht vast te leggen, maar ook om, via het zwaartekrachtlenseffect, een object met een minimale massa op kosmologische afstanden te identificeren. De resultaten van dit baanbrekende onderzoek zijn gepubliceerd in vooraanstaande wetenschappelijke tijdschriften, waaronder de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society en Nature Astronomy.
Het onderzoek richtte zich specifiek op het stelsel JVAS B1938+666. In dit complexe systeem fungeert een massieve elliptische melkweg, gesitueerd op ongeveer 6,5 miljard lichtjaar afstand, als de lens. Deze lens buigt de straling af van een veel verder gelegen radiobron, die zich op meer dan 11 miljard lichtjaar van de Aarde bevindt. Om deze ongekende detaillering te bereiken, werd de VLBI-techniek ingezet. Hierbij werden 22 wereldwijde radiotelescopen virtueel aan elkaar gekoppeld, waaronder het European VLBI Network en de VLBA-array. De 32-meter antenne “Gavriil Gryuff” in Medicina, beheerd door het Nationaal Instituut voor Astrofysica (INAF), speelde een cruciale rol in dit netwerk. De dataverwerking, gecoördineerd door JIVE, creëerde het effect van één virtuele antenne met een omvang die overeenkwam met de afstand tussen de meest afgelegen elementen, wat resulteerde in een resolutie van slechts één duizendste van een boogseconde.
De veertien uur durende waarnemingen op een frequentie van 1,7 GHz brachten een “uitzonderlijk dunne en bijna complete zwaartekrachtsboog” aan het licht—de scherpste die ooit met deze methode is waargenomen. Door nauwgezette modellering van de massadistributie van de lensmelkweg konden de wetenschappers de ware vorm van de achtergrondradiobron reconstrueren. De verkregen gegevens wijzen uit dat het verre object (op 11 miljard lichtjaar) een compacte en symmetrische structuur bezit, wat duidt op een vroege fase van activiteit van een superzwaar zwart gat. De structuur strekt zich uit over circa 2000 lichtjaar en valt op door het ontbreken van een duidelijke centrale kern, maar toont twee heldere radio-emitterende gebieden aan de randen. Onderzoeker Cristiana Spingola van INAF merkte op dat deze publicatie de eerste is in een reeks artikelen over complexe VLBI-waarnemingen. John McKean van de Rijksuniversiteit Groningen, coördinator van de waarnemingen, benadrukte dat de anomalie in de zwaartekrachtsboog onmiddellijk werd opgemerkt, wat een duidelijke indicatie was van de juiste aanpak.
Gebruikmakend van exact dezelfde VLBI-dataset, onthulde een tweede studie de kleinste entiteit die ooit in het verre universum is gedetecteerd, uitsluitend op basis van zijn zwaartekrachtsinvloed. Door de toepassing van nieuwe, geavanceerde analyse-algoritmen, ontdekte het team een extra massa-concentratie, waarschijnlijk op dezelfde afstand als de lensmelkweg (6,5 miljard lichtjaar). De massa van dit object bedraagt ongeveer een miljoen zonsmassa's, wat aanzienlijk minder is dan de typische triljoenen zonsmassa's van een melkweg. Spingola verklaarde dat dit de eerste keer is dat een object met zo'n geringe massa op kosmologische afstand is vastgelegd, puur gebaseerd op zijn gravitationele effect. Dit object zou een halo van donkere materie, een dichte sterrenhoop of een kleine, uitgedoofde dwergmelkweg kunnen zijn. Simone Vegetti van het Max Planck Instituut voor Astrofysica benadrukte dat het bewijs voor het bestaan van klonten donkere materie enorme rekenkracht vereist. Als verdere analyse het bestaan van donkere lichamen van deze omvang bevestigt, kan dit dienen als een cruciale test voor het begrip van de aard van donkere materie en de gevestigde kosmologische theorieën beïnvloeden.