Космический телескоп Джеймса Уэбба позволил по-новому взглянуть на гравитационную кривизну галактик в скоплении Эль-Гордо. Этот новаторский инфракрасный телескоп обнаружил гравитационные искажения, красную гигантскую звезду и многие другие объекты в космосе, которые ранее были недоступны для наблюдения.
Источник изображения: НАСА, ЕКА, CSA.
На расстоянии около 9,7 миллиардов световых лет от Земли находится очень большое скопление галактик с массой, эквивалентной примерно 3 миллионам миллиардов солнц. Это космическое скопление получило прозвище Эль-Гордо, что в переводе с испанского означает «Толстяк».
Один из объектов в этом скоплении известен как «Эль-Ансуэло» или «Рыболовный крючок». Эта галактика, расположенная на расстоянии 10,6 миллиардов световых лет от нас, хорошо видна в верхней правой части изображения в виде ярко-красной дуги. Чтобы дать вам представление о том, насколько удивительна эта новая фотография, можно сказать, что вы видите галактику Рыбий крючок такой, какой она была 10,6 миллиарда лет назад. Именно столько времени потребовалось свету из этой точки жизни галактики, чтобы добраться до телескопа.
На изображении камеры NIRCam наиболее заметны две галактики: «Тонкая» (А), расположенная чуть ниже и левее центра изображения, и «Рыболовный крючок» (В) — красное пятно в правом верхнем углу . Обе галактики являются линзированными фоновыми галактиками.
«Нам удалось внимательно изучить пыльную пелену, окутывающую центр галактики, где активно формируются звезды. С помощью телескопа Джеймса Уэбба мы можем легко проникнуть сквозь эту плотную завесу пыли, что позволит нам воочию увидеть процесс сборки галактик изнутри», — сказал Патрик Каменески (Patrick Kamieneski) из Аризонского государственного университета (ASU). , ведущий автор одной из нескольких работ по этим наблюдениям.
Но помимо того, что телескоп Джеймса Уэбба способен проникать сквозь пылевую завесу благодаря своим камерам ближнего и среднего инфракрасного диапазона (NIRCam и MIRI), большое значение имеет новый объектив телескопа, направленный на Толстяка, позволяющий вам четко зафиксировать явление, называемое гравитационным линзированием.
Гравитационное линзирование — это концепция, связанная с общей теорией относительности Альберта Эйнштейна. Согласно этой теории, пространство и время рассматриваются как сотканные вместе, как осязаемая ткань, которая может искривляться и пульсировать в зависимости от того, какие массы в ней присутствуют. Чёрные дыры сильно деформируют эту ткань, звёзды тоже сильно на неё влияют, Земля её деформирует в какой-то степени, и даже мы с вами деформируем её до невероятно крошечной, неразличимой степени.
На изображении с камеры NIRCam видны сотни галактик, некоторые из которых никогда раньше не наблюдались в таких деталях. Скопление Толстяка действует как гравитационная линза, искажая и увеличивая свет от далеких фоновых галактик.
Однако для этого изображения Джеймса Уэбба важно то, что общая теория относительности также предсказывает, что эти искривления в ткани пространства-времени влияют на то, как свет проходит через Вселенную. Рискуя упростить, эти искривления заставляют свет изгибаться и скручиваться, когда он путешествует в пространстве, но это хорошо для астрономов.
Если ученые смогут сфокусировать свои обсерватории (такие как телескоп Джеймса Уэбба) на суперискривленных областях (таких как большое скопление галактик), они смогут уловить часть этого искривленного света. И в зависимости от того, откуда исходит свет, эти искривления могут создавать своего рода эффект увеличения. Этот эффект называется гравитационным линзированием. «Этот эффект линзы открывает уникальное окно в далекую вселенную», — говорит Бренда Фрай из ASU, содиректор PEARLS-Clusters и ведущий автор другой статьи.
Возвращаясь к изображению галактики Фишхук, главная причина, по которой астрономы вообще могут ее увидеть, несмотря на то, что она находится так далеко, — это не что иное, как гравитационное линзирование. Благодаря этой впечатляющей концепции ученые поняли, что далекая галактика имеет форму диска диаметром около 26 000 световых лет (четверть размера Млечного Пути).
Галактика рыболовных крючков — изображение с камеры NIRcam
Кроме того, красноватый оттенок, который вы видите в этой галактике, связан с другим явлением космического света. В принципе, когда объекты удаляются от нашей точки зрения на Земле — из-за расширения Вселенной — световые волны, которые они излучают, растягиваются, как нерушимые резиновые ленты. Когда это происходит, волны становятся все краснее и краснее из-за явления, известного как красное смещение. Поскольку эта галактика выглядит очень красной, она находится очень далеко.
Отойдя от крупных галактик, на портрете «Толстяка», полученном телескопом Джеймса Уэбба, также удалось разглядеть одиночную красную гигантскую звезду. Ученые дали ей прозвище Quyllur, что в переводе с языка кечуа, на котором говорят коренные жители Перуанского нагорья, означает просто «Звезда».
Удивительно, но это первая одиночная красная гигантская звезда, наблюдаемая в телескоп на расстоянии более 1 миллиарда световых лет от Земли. На самом деле «Звезда» находится на расстоянии около 11 миллиардов световых лет от нас, рядом с галактикой, известной как Ла Флака, или «Тонкая». Тонкая Галактика видна как карандашная линия в центре изображения.
Галактика «Тонкая» — снимок камеры NIRCam
«Линзовые красные звезды-гиганты почти невозможно увидеть, если вы не войдете в инфракрасное излучение. Это первая звезда, которую мы обнаружили с помощью телескопа Джеймса Уэбба, но мы ожидаем, что в будущем появится еще больше», — сказал Хосе Диего из Кантабрийского института физики (IFCA) в Испании, ведущий автор другой статьи. посвящен кластеру «Толстяк».
Фрай и ее коллеги также отмечают пять линзированных галактик, которые кажутся частью детского скопления на расстоянии около 12,1 миллиарда световых лет от Земли — всего, возможно, 17 галактик. Кроме того, на расстоянии около 7,2 млрд световых лет от Земли находятся ультрадиффузные галактики, которые похожи на обычные галактики, но звезды в них расположены гораздо более равномерно.
«Мы изучали, отличаются ли свойства этих галактик от свойств ультрадиффузных галактик, которые мы наблюдаем в локальной вселенной, и действительно увидели некоторые различия. В частности, они голубее, моложе, более вытянуты и более равномерно распределены по скоплению. Это говорит о том, что жизнь в среде скопления за последние 6 миллиардов лет оказала значительное влияние на эти галактики», — сказал Тимоти Карлтон из ASU, ведущий автор другой статьи об этих наблюдениях.
Открытия, сделанные космическим телескопом Джеймса Уэбба, открывают новые горизонты в понимании Вселенной. Гравитационное линзирование, предсказанное Эйнштейном, сейчас наблюдается в действии, и это может подтвердить другие, не менее важные догадки великого ученого. Открытие одиночной звезды красного гиганта также является важным шагом в изучении далеких галактик. Эти открытия подчеркивают важность продолжения исследований и инноваций в космической науке и могут пролить свет на то, как формируются и развиваются галактики.
Специальная подборка для Вас