"Уэбб" обнаружил в галактическом скоплении "Эль Гордо" новые интересные детали

Новое изображение галактического скопления, известного под названием "Эль-Гордо", позволяет обнаружить далекие и пылевые объекты, которые ранее не наблюдали, а также открывает новые возможности для науки.

На инфракрасном снимке, сделанном космическим телескопом "Джеймс Уэбб", можно увидеть множество необычных, искаженных фоновых галактик, на которые на предыдущих снимках космического телескопа "Хаббл" можно было лишь намекнуть, рассказывают в Научном институте космического телескопа.

Эль Гордо — скопление сотен галактик, которые существовали, когда возраст Вселенной составлял 6,2 млрд лет, что делает его "космическим подростком". Это самое массивное скопление из всех известных в те времена ("El Gordo" в переводе с испанского означает "Толстяк").

Команда нацелилась на Эль-Гордо потому, что он действует как естественное, космическое увеличительное стекло благодаря явлению, известному как гравитационное линзирование. Его мощная гравитация изгибает и деформирует свет объектов, которые находятся за ним, подобно линзе в очках.

«Линзирование Эль-Гордо усиливает яркость и увеличивает размеры далеких галактик. Этот эффект линзирования дает уникальное окно в далекую Вселенную», - говорит Бренда Фрай из Аризонского университета. Фрай является соруководителем отдела "Кластеры" группы "Главные внегалактические области для науки о реионизации и линзировании" (PEARLS) и ведущим автором одной из четырех научных работ, в которых анализируются наблюдения El Gordo.

Самыми заметными на снимке являются две галактики: Тонкая, расположенная чуть ниже и левее центра изображения, и Рыболовный крючок — красное пятно в правом верхнем углу. Обе галактики являются линзованными фоновыми галактиками. На вставках справа показаны увеличенные изображения обоих объектов. Credit: Image: NASA, ESA, CSA, Science: Jose M. Diego (IFCA), Brenda Frye (University of Arizona), Patrick Kamieneski (ASU), Tim Carleton (ASU), Rogier Windhorst (ASU), Image Processing: Alyssa Pagan (STScI), Jake Summers (ASU), Jordan C. J. D'Silva (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Aaron Robotham (UWA), Rogier Windhorst (ASU)

Рыболовный крючок

На изображении Эль-Гордо одной из поразительных особенностей является яркая дуга, представленная красным цветом в правом верхнем углу. Свет от этой галактики, прозванной одним из студентов Фрай " Рыболовный крючок" (El Anzuelo), дошел до Земли за 10,6 млрд лет. Ее характерный красный цвет обусловлен сочетанием покраснения от пыли внутри самой галактики и космологического красного смещения из-за её огромного расстояния.

Сделав поправку на искажения, возникающие вследствие линзирования, специалисты смогли определить, что фоновая галактика имеет форму диска, но ее диаметр составляет всего 26 000 световых лет — примерно четвертую часть размера нашего Млечного Пути. Они также смогли изучить историю звездообразования в галактике и обнаружили, что в центре галактики звездообразование уже быстро идет на спад — процесс, называемый затуханием.

«Мы смогли тщательно изучить пылевую пелену, окутывающую центр галактики, где активно формируются звезды», - говорит Патрик Каминески из Университета штата Аризона, ведущий автор второй научной работы. «Теперь, с помощью Уэбба, мы можем с легкостью заглянуть сквозь эту плотную пылевую завесу, что позволит нам воочию увидеть изнутри процесс того, как складываются галактики».

Тонкая линия

Другой заметной особенностью изображения, полученного Уэббом, является длинная, тонкая линия слева от центра. Она известна под названием "La Flaca" ("Тонкая") и представляет собой еще одну линзованную фоновую галактику, свету которой также понадобилось почти 11 млрд лет, чтобы достичь Земли.

Неподалеку от La Flaca расположена еще одна линзованная галактика. Во время внимательного изучения этой галактики исследователи обнаружили три изображения одной красной гигантской звезды, которую они прозвали Квайлур, что на языке южноамериканского индейского народа кечуа означает "звезда".

Ранее "Хаббл" уже находил другие линзованные звезды (например, Эарендел), но все они были голубыми сверхгигантами. Квайлур — первая отдельная красная звезда-гигант, наблюдаемая за пределами 1 млрд световых лет от Земли. Такие звезды на высоких красных смещениях можно обнаружить только с помощью инфракрасных фильтров и чувствительности Уэбба.

«Увидеть линзированные красные звезды-гиганты практически невозможно, если только не перейти в инфракрасную область. Это первая звезда, которую мы обнаружили с помощью Уэбба, но мы ожидаем, что их будет гораздо больше», - сказал Хосе Диего из Института физики Кантабрии (Испания), ведущий автор третьей научной работы об Эль-Гордо.

Группа галактик и пятна

Другие объекты на снимке Уэбба, хотя и менее заметны, но не менее интересны с научной точки зрения. Например, Фрай и ее команда (в которую входят девять студентов — от старшекурсников до аспирантов) обнаружили пять несколько раз линзованных галактик, которые, очевидно, представляют собой молодое галактическое скопление, образовавшееся около 12,1 млрд лет назад. Существует еще дюжина галактик-кандидатов, которые также могут быть частью этого далекого скопления.

«Хотя для подтверждения существования 17 членов этого скопления нужны дополнительные данные, мы, возможно, являемся свидетелями формирования нового галактического скопления прямо на наших глазах, через чуть более миллиарда лет после Большого взрыва», - говорит Фрай.

В последней, четвертой научной работе рассматриваются очень тусклые, похожие на размазанные пятна галактики, известные как ультрадиффузные галактики. Эти объекты, рассеянные по всему скоплению Эль-Гордо, как следует из их названия, имеют звезды, широко разбросанные в пространстве. Группа исследователей обнаружила одни из самых отдаленных ультрадиффузионных галактик из когда-либо наблюдавшихся, свет которых дошел до нас за 7,2 млрд лет.

«Мы исследовали, отличаются ли свойства этих галактик от свойств ультрадиффузных галактик, которые мы наблюдаем в локальной Вселенной, и действительно увидели некоторые различия. В частности, они более голубые, молодые, вытянутые и более равномерно распределены по скоплению. Это свидетельствует о том, что жизнь в условиях скопления в течение последних 6 млрд лет оказала существенное влияние на эти галактики», - пояснил Тимоти Карлетон из Университета штата Аризона, ведущий автор четвертой работы.

«Гравитационное линзирование было предсказано Альбертом Эйнштейном более 100 лет назад. В скоплении Эль-Гордо мы видим силу гравитационного линзирования в действии», - подытожил Рогир Виндхорст из Университета штата Аризона, главный исследователь программы PEARLS. «Изображения PEARLS скопления Эль-Гордо чрезвычайно красивы. И они показали нам, как Уэбб может открыть сундук с сокровищами Эйнштейна».

Работа Фрай и др. опубликована в журнале Astrophysical Journal. Работа Каминески и др. принята к публикации в Astrophysical Journal. Работа Диего и др. опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics. Статья Карлетона и др. принята к публикации в Astrophysical Journal.