Güçlü yerçekimsel mercekler görevi gören kuasarlar astronomideki en nadir buluntular arasındadır. Sloan Digital Sky Survey’de kataloglanan yaklaşık 300.000 kuasardan yalnızca on iki aday belirlendi ve yalnızca üçü doğrulandı. Bu sistemler son derece değerlidir çünkü gökbilimcilerin bir kuasarın ev sahibi galaksisinin kütlesini tam olarak ölçmelerine olanak tanırlar; bu, kuasarın aşırı parlaklığının çevresini bastırdığı göz önüne alındığında normalde imkansız olan bir şeydir.
Artık Everett McArthur liderliğindeki araştırmacılar, yenilikçi bir makine öğrenimi yaklaşımı ve Karanlık Enerji Spektroskopik Enstrümanı’ndan gelen verileri kullanarak bu küçük örneği önemli ölçüde genişletti.
Araştırmaları şu adreste yayınlandı: arXiv ön baskı sunucusu, 812.000’den fazla kuasar’ı inceledi ve yedi yeni yüksek kaliteli adayı tespit ederek tek bir aramada bilinen örneği iki katından fazla artırdı.
Buradaki zorluk, ışığı kuasarın ön plandaki ev sahibi galaksisi tarafından yerçekimsel olarak bükülen arka plandaki bir galaksinin ince imzasını tespit etmekte yatmaktadır.
Daha uzaktaki bir galaksi bir kuasarın arkasında neredeyse mükemmel bir hizada durduğunda, kuasarın ev sahibi galaksisinin muazzam yerçekimi bir mercek görevi görerek arka plandaki galaksinin ışığını onun etrafında büker. Bu, arka plandaki kaynağın çok sayıda bozuk görüntüsünü üretir; ancak bunlar genellikle kuasarın parlak parıltısı göz önüne alındığında yerden ayrıştırılamayacak kadar soluk ve küçüktür.
Spektroskopi farklı bir tespit yöntemi sunar. Arka plandaki bir galaksinin ışığı, ön plandaki kuasarla aynı tayfçeker fiberinden geçerse, onun emisyon çizgileri, daha yüksek kırmızıya kayma nedeniyle farklı bir dalga boyunda görünür. Araştırmacılar, kuasar spektrumunda gömülü olan bu belirgin özellikleri tespit etmek için bir sinir ağını eğittiler.
Orijinal kuasar mercekleri son derece nadir olduğundan, ekip sinir ağlarını binlerce gerçek örnek üzerinde eğitemedi. Bunun yerine, kuasarların gerçek DESI spektrumlarını, daha yüksek kırmızıya kayma emisyon çizgisi galaksilerinin spektrumlarıyla birleştirerek gerçekçi sahte mercekler oluşturdular.
Ağa yaklaşık 3.000 sentetik mercek ve 30.000 sıradan kuasar spektrumu besleyerek, arka plandaki galaksilerin ince emisyon çizgisi imzalarını kuasarların karmaşık spektral özelliklerinden ayırt etmeyi öğrettiler. Ağ, 0,99’luk eğri altındaki alanla olağanüstü yüksek doğrulukla bir sınıflandırma performansı elde etti.
Bu yaklaşımı DESI’nin 0,03 ile 1,8 arasındaki kırmızıya kaymalardaki kuasarları kapsayan ilk veri sürümüne uygulayarak yedi A Sınıfı aday belirlediler. Her biri, ön plandaki kuasardan daha yüksek kırmızıya kaymada güçlü bir oksijen ikili emisyon çizgisi gösterirken, dördü ayrıca arka plandaki galaksiden gelen hidrojen beta ve oksijen üç emisyonunu gösteriyor.
Yöntem, DESI’nin ayak izi kapsamına giren, önceden bilinen tek kuasar mercek sistemini bile başarıyla kurtardı.
Bu neden önemli? Kuasar mercekleri, süper kütleli kara deliklerin ve onlara ev sahipliği yapan galaksilerin evrenin tarihi boyunca nasıl birlikte evrimleştiğine dair güçlü bir araştırma sağlıyor. Einstein yarıçapı (merceklenen görüntülerin karakteristik açısal boyutu), ana galaksinin kütlesini doğrudan ortaya çıkarır.
Geleneksel yöntemlerle kuasarın ışığını ev sahibi galaksiden ayırmak neredeyse imkansızdır, ancak yerçekimsel merceklenme bu ölçümü basit hale getirir.
