Телескоп «Джеймс Уэбб» раскрыл тайны в скоплении галактик «Эль-Гордо» благодаря гравитационному линзированию
Космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) совершил прорыв в изучении одного из самых массивных объектов во Вселенной — скопления галактик «Эль-Гордо» (El Gordo). Вместо простой констатации факта получения нового снимка, исследователи получили инструмент для проверки фундаментальных законов физики. Новые данные позволяют не только увидеть гравитационное линзирование в действии, но и впервые зафиксировать одиночную звезду на рекордном расстоянии в 11 миллиардов световых лет, что ставит под сомнение существующие модели звездообразования в ранней Вселенной.
Гравитационная линза Эйнштейна в действии
Скопление «Эль-Гордо», расположенное в 9,7 миллиарда световых лет от Земли, действует как гигантская гравитационная линза. Его масса, эквивалентная 3 миллионам миллиардов Солнц, настолько сильно искривляет ткань пространства-времени, что отклоняет и усиливает свет от ещё более далёких объектов. Именно этот эффект, предсказанный общей теорией относительности, позволил JWST разглядеть галактику «Рыболовный крючок» (El Anzuelo), удалённую на 10,6 миллиарда световых лет. Без гравитационного линзирования этот объект остался бы невидимым для наземных обсерваторий.
«Рыболовный крючок» и красное смещение
На снимке камеры NIRCam галактика «Рыболовный крючок» выглядит как ярко-красная дуга. Её цвет — прямое следствие космологического красного смещения: свет от объекта, летящий к нам 10,6 миллиарда лет, растягивается расширяющейся Вселенной, смещаясь в красный диапазон спектра. Благодаря эффекту линзирования астрономы смогли определить, что это дисковая галактика диаметром около 26 000 световых лет — примерно четверть размера Млечного Пути.
Рекордная находка: одинокая звезда Quyllur
Наиболее сенсационным открытием стала регистрация одиночной красной звезды-гиганта, которую назвали Quyllur (в переводе с языка кечуа — «Звезда»). Она находится на расстоянии 11 миллиардов световых лет, что делает её самым далёким одиночным светилом, когда-либо зафиксированным телескопами. «Увидеть линзованные красные гиганты практически невозможно без работы в инфракрасном диапазоне, — комментирует Хосе Диего из Института физики Кантабрии. — Это первая подобная находка JWST, но мы ожидаем, что их будет гораздо больше». Звезда расположена рядом с галактикой-линзой La Flaca («Тонкая»), которая на снимке выглядит как тонкая карандашная линия.
Помимо одиночных звёзд, исследователи из Университета штата Аризона (ASU) обнаружили в поле скопления пять линзированных галактик, которые входят в состав «детского» скопления возрастом 12,1 миллиарда лет. Также были зафиксированы ультрадиффузные галактики на расстоянии 7,2 миллиарда световых лет. Их структура отличается от аналогичных объектов в локальной Вселенной: они голубее, моложе и имеют более равномерное распределение звёзд.
Скопление «Эль-Гордо» уже давно привлекало внимание астрономов своей экстремальной массой, но именно инфракрасные возможности JWST позволили заглянуть сквозь пылевую завесу в его центр. «Мы можем с лёгкостью проникнуть сквозь плотную пелену пыли и увидеть процесс сборки галактик изнутри», — отмечает Патрик Каминески из ASU. Полученные данные не только подтверждают предсказания Эйнштейна о гравитационном линзировании, но и открывают новую эру в изучении эволюции галактик и звёздообразования в первые миллиарды лет существования Вселенной.
