Телескоп Уэбба предоставляет беспрецедентный взгляд на призрачный свет в галактических скоплениях

Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) позволил исследовать внутрикластерный свет с беспрецедентным уровнем детализации и получить подсказки о формировании галактических скоплений.

Об этом рассказывают в Институте астрофизики Канарских островов (IAC), передают OstanniPodii.com.

В галактических скоплениях есть часть звезд, которые выходят в межгалактическое пространство, поскольку их вытягивают огромные приливные силы, возникающие между галактиками в скоплении. Свет, излучаемый этими звездами, называется внутрикластерным светом (ICL) и является чрезвычайно слабым. Его яркость составляет менее 1% от яркости самого темного неба, которое мы можем наблюдать с Земли. Это одна из причин, почему сделанные из космоса снимки очень ценны для их анализа.

Инфракрасные длины волн позволяют нам исследовать галактические скопления иначе, чем с помощью видимого света. Благодаря эффективности Уэбба в инфракрасном диапазоне длин волн и четкости изображений, исследователи IAC Мирея Монтес и Игнасио Трухильо смогли изучить внутрикластерный свет SMACS-J0723.3-7327 с беспрецедентным уровнем детализации. Фактически изображения центра этого скопления, полученные с помощью JWST, вдвое глубже, чем предыдущие изображения, полученные космическим телескопом Хаббла.

"В этом исследовании мы показываем огромный потенциал JWST для наблюдения за столь тусклым объектом", - объясняет Мирея Монтес, первый автор исследования. "Это позволит нам изучать галактические скопления, расположенные гораздо дальше и гораздо подробнее", - добавляет она.

Для анализа этого чрезвычайно слабого "призрачного" света, а также с учетом наблюдательных возможностей нового космического телескопа, исследователи разработали новые методы анализа, которые улучшили существующие. "В этой работе нам нужно было провести дополнительную обработку изображений JWST, чтобы иметь возможность изучать внутрикластерный свет, поскольку это тусклая и протяженная структура. Это было важно для того, чтобы избежать погрешностей в наших измерениях", - говорит Мирея.

Благодаря полученным данным, исследователи смогли продемонстрировать потенциал внутрикластерного света для изучения и понимания процессов, которые происходят во время формирования таких массивных структур, как галактические скопления. "Анализируя этот рассеянный свет, мы обнаружили, что внутренние части скопления формируются в результате слияния массивных галактик, а внешние - за счет аккреции галактик, похожих на наш Млечный Путь", - отмечает она.

Но эти наблюдения дают подсказки не только о формировании галактических скоплений, но и о свойствах загадочного компонента нашей Вселенной - темной материи. Звезды, излучающие внутрикластерный свет, следуют за гравитационным полем скопления, что делает этот свет отличным индикатором распределения темной материи в этих структурах.

"JWST позволит нам охарактеризовать распределение темной материи в этих огромных структурах с беспрецедентной точностью и пролить свет на ее основную природу", - заключает Игнасио Трухильо, второй автор исследования.

Статья с результатами исследования опубликована в журнале The Astrophysical Journal Letters.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.

Космический телескоп Джеймса Уэбба

Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) - совместный проект НАСА, Канадского космического агентства и Европейского космического агентства. "Уэбб" был запущен в космос 25 декабря 2021 года, а первое полученное изображение опубликовано 11 июля 2022 года.

Он оснащен 6,5-метровым первичным зеркалом из 18 отдельных сегментов, изготовленных из сверхлегкого бериллия. Зеркало перпендикулярно размещено на пятислойном солнцезащитном экране размером с теннисный корт, который ослабляет солнечное излучение более чем в миллион раз. Под экраном — направленная на Землю антенна, солнечные батареи и прочее.

Четыре научных инструмента "Уэбба" — камеры и спектрометры — имеют детекторы, которые способны регистрировать чрезвычайно слабые сигналы. Это:

• Камера ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) — основная камера телескопа, которая охватывает инфракрасный диапазон длин волн от 0,6 до 5 мкм. NIRCam способна регистрировать свет от: самых ранних звезд и галактик, находящихся в процессе формирования, звездной популяции в соседних галактиках, а также молодых звезд Млечного Пути и объектов пояса Койпера. Камера оснащена коронографами — инструментами, позволяющими астрономам делать снимки очень слабых объектов вокруг центрального яркого объекта, например, звездных систем. Коронографы NIRCam работают, блокируя свет более яркого объекта, позволяя рассматривать более тусклый объект поблизости — так же, как защита глаз от солнца поднятой рукой позволяет сосредоточиться на пейзаже, находящемся перед вами. С помощью коронографов астрономы надеются определить характеристики планет, вращающихся вокруг ближайших звезд.
• Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) работает в диапазоне от 0,6 до 5 микрон. Спектрограф (который также иногда называют спектрометром) используется для рассеивания света от объекта в спектр. Анализ спектра объекта может рассказать нам о его физических свойствах, включая температуру, массу и химический состав. Атомы и молекулы в объекте фактически оставляют на его спектре линии, которые уникально отражают каждый присутствующий химический элемент и могут раскрыть большое количество информации о физических условиях в объекте. Спектроскопия и спектрометрия (науки об интерпретации этих линий) являются одними из самых острых инструментов в арсенале для исследования космоса. Многие из объектов, которые будет изучать "Уэбб", например, первые галактики , образовавшиеся после Большого взрыва, настолько тусклые, что гигантское зеркало "Вебба" должно смотреть на них сотни часов, чтобы собрать достаточно света для формирования спектра. Для того, чтобы изучить тысячи галактик в течение своей миссии, NIRSpec рассчитан на одновременное наблюдение за 100 объектами.
• Инструмент среднего инфракрасного диапазона (MIRI) имеет как камеру, так и спектрограф, который видит свет в среднем инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра, с длинами волн, которые длиннее, чем видит наш глаз. MIRI охватывает диапазон длин волн от 5 до 28 микрон. Его чувствительные детекторы позволят видеть красный сдвиг света далеких галактик , новообразованных звезд и слабо видимых комет, а также объектов в поясе Койпера. Камера MIRI предоставляет широкополосное широкопольное изображение. Спектрограф позволяет проводить спектроскопию со средним разрешением, что позволяет получать новые физические детали наблюдаемых далеких объектов.
• Датчик точного наведения/ближний инфракрасный тепловизор и бесщелевой спектрограф (FGS/NIRISS). FGS позволяет "Веббу" точно наводиться на цель, что позволяет получать высококачественные изображения. Часть FGS/NIRISS, состоящая из тепловизора ближнего инфракрасного диапазона и бесщелевого спектрографа, используется для исследования следующих научных целей: обнаружение первого света, обнаружение и определение характеристик экзопланет , а также спектроскопия транзитного прохождения экзопланет. FGS/NIRISS имеет диапазон длин волн от 0,8 до 5,0 мкм и является специализированным инструментом с тремя основными режимами, каждый из которых работает в отдельном диапазоне длин волн.