Телескоп Вебба надає безпрецедентний погляд на примарне світло в галактичних скупченнях

Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) дозволив дослідити внутрішньокластерне світло з безпрецедентним рівнем деталізації та отримати підказки про формування галактичних скупчень.

Про це розповідають в Інституті астрофізики Канарських островів (IAC), передають OstanniPodii.com.

В галактичних скупченнях є частина зірок, які виходять у міжгалактичний простір, оскільки їх витягають величезні приливні сили, що виникають між галактиками в скупченні. Світло, випромінюване цими зорями, називається внутрішньокластерним світлом (ICL) і є надзвичайно слабким. Його яскравість становить менш як 1% від яскравості найтемнішого неба, яке ми можемо спостерігати із Землі. Це одна з причин, чому зроблені з космосу знімки дуже цінні для їх аналізу.

Інфрачервоні довжини хвиль дозволяють нам досліджувати галактичні скупчення інакше, ніж за допомогою видимого світла. Завдяки ефективності Вебба в інфрачервоному діапазоні довжин хвиль і чіткості зображень, дослідники IAC Мірея Монтес та Ігнасіо Трухільйо змогли вивчити внутрішньокластерне світло SMACS-J0723.3-7327 з безпрецедентним рівнем деталізації. Фактично зображення центру цього скупчення, отримані за допомогою JWST, удвічі глибші, ніж попередні зображення, отримані космічним телескопом Хаббла.

"У цьому дослідженні ми показуємо величезний потенціал JWST для спостереження за настільки тьмяним об'єктом", - пояснює Мірея Монтес, перша авторка дослідження. "Це дасть нам змогу вивчати галактичні скупчення, що розташовані набагато далі й набагато детальніше", - додає вона.

Для аналізу цього надзвичайно слабкого "примарного" світла, а також з урахуванням спостережних можливостей нового космічного телескопа, дослідники розробили нові методи аналізу, які покращили наявні. "У цій роботі нам потрібно було провести додаткову обробку зображень JWST, щоб мати можливість вивчати внутрішньокластерне світло, оскільки це тьмяна та протяжна структура. Це було важливо для того, щоб уникнути похибок у наших вимірах", - каже Мірея.

Завдяки отриманим даним, дослідники змогли продемонструвати потенціал внутрішньокластерного світла для вивчення й розуміння процесів, які відбуваються під час формування таких масивних структур, як галактичні скупчення. "Аналізуючи це розсіяне світло, ми виявили, що внутрішні частини скупчення формуються внаслідок злиття масивних галактик, а зовнішні - за рахунок акреції галактик, схожих на наш Чумацький Шлях", - зазначає вона.

Але ці спостереження дають підказки не тільки про формування галактичних скупчень, а й про властивості загадкового компонента нашого Всесвіту - темної матерії. Зорі, що випромінюють внутрішньокластерне світло, слідують за гравітаційним полем скупчення, що робить це світло відмінним індикатором розподілу темної матерії в цих структурах.

"JWST дасть нам змогу схарактеризувати розподіл темної матерії в цих величезних структурах з безпрецедентною точністю та пролити світло на її основну природу", - підсумовує Ігнасіо Трухільйо, другий автор дослідження.

Стаття з результатами дослідження опублікована в журналі The Astrophysical Journal Letters.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

Космічний телескоп Джеймса Вебба

Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) — спільний проєкт НАСА, Канадського космічного агентства та Європейського космічного агентства. “Вебб” було запущено у космос 25 грудня 2021 року, а перше отримане зображення опубліковано 11 липня 2022 року.

Він оснащений 6,5-метровим первинним дзеркалом з 18 окремих сегментів, виготовлених з надлегкого берилію. Дзеркало перпендикулярно розміщено на п'ятишаровому сонцезахисному екрані розміром з тенісний корт, який послаблює сонячне випромінювання у понад мільйон разів. Під екраном — направлена на Землю антена, сонячні батареї та інше.

Чотири наукові інструменти “Вебба” — камери й спектрометри — мають детектори, які здатні реєструвати надзвичайно слабкі сигнали. Це:

• Камера ближнього інфрачервоного діапазону (NIRCam) — основна камера телескопа, яка охоплює інфрачервоний діапазон довжин хвиль від 0,6 до 5 мкм. NIRCam здатна реєструвати світло від: найбільш ранніх зірок і галактик, що знаходяться в процесі формування, зоряної популяції в сусідніх галактиках, а також молодих зірок Чумацького Шляху та об'єктів поясу Койпера. Камера оснащена коронографами — інструментами, які дозволяють астрономам робити знімки дуже слабких об'єктів навколо центрального яскравого об'єкта, наприклад, зоряних систем. Коронографи NIRCam працюють, блокуючи світло яскравішого об'єкта, дозволяючи розглядати тьмяніший об'єкт поблизу — так само, як захист сонця від очей піднятою рукою дозволяє зосередитися на краєвиді, що знаходиться перед вами. За допомогою коронографів астрономи сподіваються визначити характеристики планет, що обертаються навколо найближчих зірок.
• Спектрограф ближнього інфрачервоного діапазону (NIRSpec) працює в діапазоні від 0,6 до 5 мікрон. Спектрограф (який також іноді називають спектрометром) використовується для розсіювання світла від об'єкта в спектр. Аналіз спектру об'єкта може розповісти нам про його фізичні властивості, включаючи температуру, масу й хімічний склад. Атоми й молекули в об'єкті фактично залишають на його спектрі лінії, які унікально відображають кожен присутній хімічний елемент і можуть розкрити велику кількість інформації про фізичні умови в об'єкті. Спектроскопія й спектрометрія (науки про інтерпретацію цих ліній) є одними з найгостріших інструментів в арсеналі для дослідження космосу. Спектрограф ближнього інфрачервоного діапазону (NIRSpec) працюватиме в діапазоні довжин хвиль від 0,6 до 5 мікрон. Спектрограф (який також іноді називають спектрометром) використовується для розсіювання світла від об'єкта в спектр. Аналіз спектру об'єкта може розповісти нам про його фізичні властивості, включаючи температуру, масу і хімічний склад. Атоми і молекули в об'єкті фактично залишають на його спектрі лінії, які унікально відображають кожен присутній хімічний елемент і можуть розкрити велику кількість інформації про фізичні умови в об'єкті. Спектроскопія і спектрометрія (науки про інтерпретацію цих ліній) є одними з найгостріших інструментів в арсеналі для дослідження космосу. Багато з об'єктів, які вивчатиме "Вебб", наприклад, перші галактики , що утворилися після Великого вибуху, настільки тьмяні, що гігантське дзеркало “Вебба” повинно дивитися на них сотні годин, щоб зібрати достатньо світла для формування спектра. Для того, щоб вивчити тисячі галактик протягом своєї місії, NIRSpec розрахований на одночасне спостереження за 100 об'єктами.
• Інструмент середнього інфрачервоного діапазону (MIRI) має як камеру, так і спектрограф, який бачить світло в середньому інфрачервоному діапазоні електромагнітного спектру, з довжинами хвиль, які довші, ніж бачить наше око. MIRI охоплює діапазон довжин хвиль від 5 до 28 мікрон. Його чутливі детектори дозволять бачити червоний зсув світла далеких галактик, новоутворених зірок та слабко видимих комет, а також об'єктів у поясі Койпера. Камера MIRI надає широкосмугове широкопольне зображення. Спектрограф дозволяє проводити спектроскопію із середньою роздільною здатністю, що дозволяє отримувати нові фізичні деталі спостережуваних далеких об'єктів.
• Датчик точного наведення/ближній інфрачервоний тепловізор і безщілинний спектрограф (FGS/NIRISS). FGS дозволяє "Веббу" точно наводитись на ціль, що дає змогу отримувати високоякісні зображення. Частина FGS/NIRISS, що складається з тепловізора ближнього інфрачервоного діапазону та безщілинного спектрографа, використовується для дослідження наступних наукових цілей: виявлення першого світла, виявлення та визначення характеристик екзопланет , а також спектроскопія транзитного проходження екзопланет. FGS/NIRISS має діапазон довжин хвиль від 0,8 до 5,0 мкм та є спеціалізованим інструментом з трьома основними режимами, кожен з яких працює в окремому діапазоні довжин хвиль.

• Галактики
• телескоп Вебба
• галактичний кластер