“Вебб” виявив у галактичному скупченні “Ель Гордо” нові цікаві деталі

Нове зображення галактичного скупчення, відомого під назвою "Ель-Гордо", дає змогу виявити далекі й пилові об′єкти, які раніше не спостерігали, а також відкриває нові можливості для науки.

На інфрачервоному знімку, зробленому космічним телескопом "Джеймс Вебб", можна побачити безліч незвичайних, спотворених фонових галактик, на які на попередніх знімках космічного телескопа "Габбл" можна було лише натякнути, розповідають в Науковому інституті космічного телескопа.

Ель Гордо — скупчення сотень галактик, які існували, коли вік Всесвіту становив 6,2 млрд років, що робить його "космічним підлітком". Це наймасивніше скупчення з усіх відомих у ті часи. ("El Gordo" в перекладі з іспанської означає "Товстун").

Команда націлилася на Ель-Гордо тому, що він діє як природне, космічне збільшувальне скло завдяки явищу, відомому як гравітаційне лінзування. Його потужна гравітація згинає та деформує світло об'єктів, які знаходяться за ним, подібно до лінзи в окулярах.

“Лінзування Ель-Гордо посилює яскравість і збільшує розміри далеких галактик. Цей ефект лінзування дає унікальне вікно у далекий Всесвіт”, - каже Бренда Фрай з Аризонського університету. Фрай є співкерівницею відділу "Кластери" групи "Головні позагалактичні області для науки про реіонізацію та лінзування" (PEARLS) і провідною авторкою однієї з чотирьох наукових робіт, у яких аналізуються спостереження El Gordo.

Найпомітнішими на знімку є дві галактики: Тонка, розташована трохи нижче й лівіше від центру зображення, і Рибальський Гачок — червона пляма в правому верхньому кутку. Обидві галактики є лінзованими фоновими галактиками. На вставках праворуч показано збільшені зображення обох об'єктів. 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)

Рибальський гачок

На зображенні Ель-Гордо однією з разючих особливостей є яскрава дуга, представлена червоним кольором у правому верхньому кутку. Світло від цієї галактики, прозваної одним зі студентів Фрай "Рибальський гачок" (El Anzuelo), дійшло до Землі за 10,6 млрд років. Її характерний червоний колір зумовлений поєднанням почервоніння від пилу всередині самої галактики та космологічного червоного зсуву через її величезну відстань.

Зробивши поправку на спотворення, що виникають унаслідок лінзування, фахівці змогли визначити, що фонова галактика має форму диска, але її діаметр становить лише 26 000 світлових років — приблизно четверту частину розміру нашого Чумацького Шляху. Вони також змогли вивчити історію зореутворення в галактиці та виявили, що в центрі галактики зореутворення вже швидко йде на спад — процес, що називається загасанням.

“Ми змогли ретельно вивчити пилову пелену, що огортає центр галактики, де активно формуються зорі”, - каже Патрік Камінескі з Університету штату Аризона, провідний автор другої наукової роботи. “Тепер, за допомогою Вебба, ми можемо з легкістю зазирнути крізь цю щільну пилову завісу, що дасть нам змогу на власні очі побачити зсередини процес того, як складаються галактики”.

Тонка лінія

Іншою помітною особливістю зображення, отриманого Веббом, є довга, тонка лінія ліворуч від центру. Вона відома під назвою "La Flaca" ("Тонка") та являє собою ще одну лінзовану фонову галактику, світлу якої також знадобилося майже 11 млрд років, щоб досягти Землі.

Неподалік від La Flaca розташована ще одна лінзована галактика. Під час уважного вивчення цієї галактики дослідники виявили три зображення однієї червоної гігантської зірки, яку вони прозвали Квайлур, що мовою південноамериканського індіанського народу кечуа означає "зірка".

Раніше "Габбл" уже знаходив інші лінзовані зорі (наприклад, Еарендел), але всі вони були блакитними надгігантами. Квайлур — перша окрема червона зірка-гігант, спостережувана за межами 1 млрд світлових років від Землі. Такі зорі на високих червоних зміщеннях можна виявити тільки за допомогою інфрачервоних фільтрів і чутливості Вебба.

“Побачити лінзовані червоні зорі-гіганти практично неможливо, якщо тільки не перейти в інфрачервону область. Це перша зірка, яку ми виявили за допомогою Вебба, але ми очікуємо, що їх буде набагато більше”, - сказав Хосе Дієго з Інституту фізики Кантабрії (Іспанія), провідний автор третьої наукової роботи про Ель-Гордо.

Група галактик і плями

Інші об'єкти на знімку Вебба, хоча й менш помітні, але не менш цікаві з наукової точки зору. Наприклад, Фрай та її команда (до якої входять дев'ять студентів - від старшокурсників до аспірантів) виявили п'ять кілька разів лінзованих галактик, які, очевидно, являють собою молоде галактичне скупчення, що утворилося близько 12,1 млрд років тому. Існує ще дюжина галактик-кандидатів, які також можуть бути частиною цього далекого скупчення.

“Хоча для підтвердження існування 17 членів цього скупчення потрібні додаткові дані, ми, можливо, є свідками формування нового галактичного скупчення прямо на наших очах, за трохи більше мільярда років після Великого вибуху", - каже Фрай.

В останній, четвертій науковій роботі розглядаються дуже тьмяні, схожі на розмазані плями галактики, відомі як ультрадифузні галактики. Ці об'єкти, що розсіяні по всьому скупченню Ель-Гордо, як випливає з їхньої назви, мають зорі, широко розкидані у просторі. Група дослідників виявила одні з найвіддаленіших ультрадифузійних галактик з тих, що коли-небудь спостерігалися, світло яких дійшло до нас за 7,2 млрд років.

“Ми дослідили, чи відрізняються властивості цих галактик від властивостей ультрадифузних галактик, які ми спостерігаємо у локальному Всесвіті, і справді побачили деякі відмінності. Зокрема, вони більш блакитні, молоді, витягнуті та більш рівномірно розподілені по скупченню. Це свідчить про те, що життя в умовах скупчення протягом останніх 6 млрд років справило істотний вплив на ці галактики”, - пояснив Тімоті Карлетон з Університету штату Аризона, провідний автор четвертої роботи.

“Гравітаційне лінзування було передбачене Альбертом Ейнштейном понад 100 років тому. У скупченні Ель-Гордо ми бачимо силу гравітаційного лінзування в дії”, - підсумував Рогір Віндхорст з Університету штату Аризона, головний дослідник програми PEARLS. “Зображення PEARLS скупчення Ель-Гордо надзвичайно красиві. І вони показали нам, як Вебб може відкрити скриню зі скарбами Ейнштейна”.

Робота Фрай та ін. опублікована в журналі Astrophysical Journal. Робота Камінескі та ін. прийнята до публікації в Astrophysical Journal. Робота Дієго та ін. опублікована в журналі Astronomy & Astrophysics. Стаття Карлетона та ін. прийнята до публікації в Astrophysical Journal.