Астрономы увидели молодую Вселенную благодаря гравитационному линзированию
Смотреть в самый мощный телескоп вглубь Вселенной и ожидать увидеть отдельные звезды для искушенного астронома столь же бесполезное занятие, как смотреть в бинокль на Луну в надежде разглядеть отдельные пылинки внутри ее кратеров. Однако благодаря удивительному явлению природы международной команде астрономов удалось совершить чудо.
Используя космический телескоп NASА «Джеймс Уэбб» научный сотрудник астрофизического центра Гарварда и Смитсоновского института в Калифорнии Фенгу Сан и его команда наблюдали галактику Дуга Дракона на расстоянии почти 6,5 млрд световых лет от Земли. Учитывая время, затраченное световым сигналом на дорогу, на момент наблюдения возраст Вселенной был почти вдвое меньше, чем сейчас. В то время на Земле не существовало даже примитивных форм жизни — до их появления оставалось как минимум 2 млрд лет.
В далекой галактике команда ученых идентифицировала 44 отдельные звезды, которые стали видимыми благодаря эффекту, известному как гравитационное линзирование, и сверхвысокой способности JWST собирать свет. Открытие, опубликованное в журнале Nature Astronomy, знаменует собой рекордное достижение — обнаружение самого большого числа отдельных звезд в отдаленной части Вселенной. Это также дает возможность исследовать одну из величайших загадок Вселенной — темную материю.
«Это новаторское открытие впервые демонстрирует, что возможно изучение большого количества отдельных звезд в далекой галактике», — отметил Фенгу Сан. «В то время как предыдущие исследователи с помощью космического телескопа «Хаббл» идентифицировали только семь звезд, теперь у нас есть возможность разглядеть объекты, которые ранее были за пределами наших возможностей. Важно отметить, что наблюдение за большим количеством отдельных объектов также приблизит нас к раскрытию тайн темной материи, чего мы не могли сделать, имея в виду лишь горстку разрозненных небесных тел, изученных ранее».
Команда обнаружила эту звездную сокровищницу, изучая первые снимки галактики, известной как Дуга дракона, расположенной на линии видимости с Земли позади массивного скопления галактик под названием Abell 370. Благодаря эффекту гравитационного линзирования оно «вытягивает» специфическую спираль в форму, напоминающую объемное искривленное зеркало космических масштабов.
Исследовательская группа тщательно проанализировала спектр каждой из идентифицированных звезд внутри Дуги дракона и обнаружила, что многие из них являются сравнительно холодными красными сверхгигантами, подобными находящейся на завершающей стадии своей жизни звезде Бетельгейзе в созвездии Ориона. Это контрастирует с более ранними открытиями, которые в основном выявляли горячие голубые сверхгиганты, подобные Ригелю и Денебу — одними из самых ярких звезд на ночном небе.
По мнению исследователей, это способность различить на столь громадном расстоянии звезды разных температурных типов подчеркивает уникальную разрешающую возможности JWST в инфракрасном и видимом диапазонах. «Мы обнаружили отдельные звезды почти случайно. На самом деле мы искали галактику на заднем плане — она могла быть увеличена линзами галактик в массивном скоплении», — признался Фенгу Сан. «Но, обработав данные, мы поняли, что там было много отдельных звездных точек. Это была захватывающая находка, потому что мы впервые смогли увидеть так много отдельных звезд на таком большом расстоянии».
«Мы знаем достаточно много о красных сверхгигантах в окрестностях нашей галактики, потому что они находятся ближе, и мы можем получать более качественные изображения и спектры. Мы можем использовать знания, полученные при изучении красных сверхгигантов в локальной Вселенной, для интерпретации того, что происходило с ними в дальнем космосе в столь раннюю эпоху формирования галактик», — добавил Сан.
В близлежащих к нашему Млечному Пути галактиках, таких как галактика Андромеды, астрономы могут наблюдать звезды «поштучно» одну за другой. Однако в галактиках, удаленных от нас на миллиарды световых лет, звезды сливаются, что представляет собой давнюю проблему для ученых, изучающих формирование и эволюцию галактик.
Ведущий автор исследования Йошинобу Фудамото, доцент Университета Тиба в Японии: «Для нас галактики, которые находятся очень далеко, обычно выглядят как размытые, нечеткие сгустки. Но на самом деле эти сгустки состоят из множества отдельных звезд. Мы просто не можем разглядеть их с помощью наших телескопов».
Недавние достижения в астрономии открыли новые возможности благодаря использованию гравитационного линзирования — естественного эффекта увеличения, вызываемого сильными гравитационными полями массивных объектов. Как и предсказывал Альберт Эйнштейн, гравитационные линзы могут усиливать свет далеких звезд в сотни и даже тысячи раз, что позволяет обнаруживать их с помощью таких чувствительных приборов, как JWST.
«Эти результаты, как правило, были ограничены одной или двумя звездами на галактику», — признается Фудамото. «Чтобы изучить звездные популяции статистически значимым образом, нам нужно получить возможность наблюдений за отдельными звездами».
Ожидается, что будущие наблюдения JWST позволят зафиксировать большее количество звезд в галактике Дуга дракона. Ученые надеются детально изучить сотни небесных тел в отдаленных галактиках. Более того, наблюдения за отдельными звездами могли бы дать представление о структуре гравитационных линз и пролить свет на неуловимую природу темной материи.
HI-TECH@Mail.Ru прочитано 1620 раз
