Вебб висвітлює гравітаційні дуги в скупченні галактик

На інфрачервоному зображенні, зробленому космічним телескопом Джеймса Вебба, видно безліч незвичайних, спотворених фонових галактик, на які лише натякали попередні зображення Хаббла.

Ель-Гордо — це скупчення сотень галактик, яке існувало, коли Всесвіту було 6,2 мільярда років, що робить його «космічним підлітком». Це наймасовіше скупчення, яке існувало на той час.

Команда націлилася на Ель Гордо, тому що воно діє як природне космічне збільшувальне скло через явище, відоме як гравітаційне лінзування. Його потужна сила тяжіння згинає та спотворює світло об’єктів, що лежать позаду нього, подібно до окулярної лінзи.

Бренда Фрай з Університету Арізони каже:

«Лінзування Ель Гордо підвищує яскравість і збільшує розміри далеких галактик. Цей ефект лінзи відкриває унікальне вікно в далекий Всесвіт».

Фрай є одним із керівників відділу PEARLS-Clusters команди PEARLS (Основні позагалактичні області для реіонізації та лінзування) і провідним автором однієї з чотирьох статей, що аналізують спостереження Ель Гордо.

Рибальський гачок

На зображенні Ель Гордо однією з найяскравіших рис є яскрава дуга, зображена червоним у верхньому правому куті. Світлу від цієї галактики знадобилося 10,6 мільярдів років, щоб досягти Землі. Її характерний червоний колір зумовлений поєднанням почервоніння від пилу всередині самої галактики та космологічного червоного зміщення через її надзвичайну відстань.

Шляхом корекції спотворень, створених лінзами, команда змогла визначити, що фонова галактика має форму диска, але має лише 26 тисяч світлових років у діаметрі – приблизно одну чверть розміру Чумацького Шляху. Вони також змогли вивчити історію зореутворення галактики, виявивши, що зореутворення вже швидко знижується в центрі галактики, процес, відомий як гасіння.

Патрік Камінескі з Університету штату Арізона, провідний автор другої статті, зазначає:

«Нам вдалося обережно розрізати пелену пилу, яка огортає центр галактики, де активно утворюються зірки”.

За його словами, з Веббом вчені можуть зазирнути крізь цю товщу завіси пилу з легкістю, щоб на власні очі побачити збірку галактик зсередини.

Тонка риска

Ще одна помітна особливість зображення — довга, тонка, як олівець, лінія ліворуч від центру. Відома як «La Flaca» («Тонка»), це ще одна лінзована фонова галактика, світлу якої також знадобилося майже 11 мільярдів років, щоб досягти Землі.

Недалеко від Ла Флака знаходиться ще одна лінзована галактика. Коли дослідники уважно дослідили цю галактику, вони виявили єдину зірку червоного гіганта, яку вони назвали Квіллур.

Раніше Хаббл знаходив інші зірки з лінзами (наприклад, Еарендел ), але всі вони були блакитними надгігантами. Квіллур — перша окрема зірка червоного гіганта, яку спостерігали за межами 1 мільярда світлових років від Землі. Такі зірки з великим червоним зміщенням можна виявити лише за допомогою інфрачервоних фільтрів і чутливості Вебба.

Хосе Дієго з Instituto de Física de Cantabria в Іспанії, провідний автор третьої статті про Ель Гордо, каже:

«Майже неможливо побачити червоні гіганти в лінзах, якщо не потрапити в інфрачервоне проміння. Це перший, який ми знайшли разом з Веббом, але ми очікуємо, що їх буде ще багато».

Галактична група і плями

Інші об’єкти на зображенні Вебба, хоч і менш помітні, не менш цікаві з наукової точки зору. Наприклад, Фрай та її команда ідентифікували п’ять галактик із багатьма лінзами, які, здається, є скупченням галактик-дитинчат, що утворилося приблизно 12,1 мільярда років тому. Є ще десяток галактик-кандидатів, які також можуть бути частиною цього далекого скупчення.

«Хоча потрібні додаткові дані, щоб підтвердити, що в цьому скупченні 17 членів, ми можемо спостерігати нове скупчення галактик, яке формується прямо на наших очах, трохи більше ніж через мільярд років після Великого вибуху», — каже Фрай.

У заключній статті розглядаються дуже тьмяні галактики, схожі на плями, відомі як ультрадифузні галактики. Як випливає з назви, ці об’єкти, які розкидані по всьому скупченню Ель-Гордо, мають свої зірки, широко розкидані в космосі. Команда визначила деякі з найдальших наддифузних галактик, які коли-небудь спостерігали, світло яких подорожувало 7,2 мільярда років, щоб досягти нас.

Тімоті Карлтон з Університету штату Арізона, провідний автор четвертої статті, розповідає, що вчені перевірили, чи відрізняються властивості цих галактик від ультрадифузних галактик, які видно в локальному Всесвіті, і дійсно є деякі відмінності. Зокрема, вони синіші, молодші, більш витягнуті та більш рівномірно розподілені по всьому скупченню.

“Це свідчить про те, що життя в кластерному середовищі протягом останніх 6 мільярдів років мало значний вплив на ці галактики», – каже він.

Гравітаційне лінзування було передбачено Альбертом Ейнштейном більше 100 років тому. У скупченні Ель-Гордо астрономи бачать силу гравітаційного лінзування в дії. На цьому наголошує Рогір Віндгорст з Університету штату Арізона, головний дослідник програми PEARLS:

«Зображення Ель Гордо на PEARLS неймовірно прекрасні. І вони показали нам, як Вебб може відкрити скриню зі скарбами Ейнштейна».