Abell 370, скопление галактик, расположенное на расстоянии почти 4 миллиардов световых лет от Земли, имеет несколько дуг, в том числе «Лук Дракона» (внизу слева посередине). Эти дуги вызваны гравитационным линзированием: свет от далеких галактик, находящихся далеко за массивным скоплением галактик, направляющихся к Земле, перенаправляется вокруг Abell 370 под действием его огромной гравитации, что приводит к искажению изображений. Фото предоставлено: НАСА
Смотреть в центр наблюдаемой Вселенной и ожидать увидеть отдельные звезды в астрономии считается бесполезным занятием, как смотреть на Луну в бинокль в надежде обнаружить отдельные пылинки в ее кратерах. Однако благодаря космической причуде природы международной команде астрономов удалось сделать именно это.
Используя космический телескоп имени Джеймса Уэбба НАСА (JWST), научный сотрудник Фэнву Сунь из Центра астрофизики | Гарвардский и Смитсоновский институт (CfA) и его команда наблюдали галактику на расстоянии почти 6,5 миллиардов световых лет от Земли в то время, когда Вселенная была вдвое моложе своего нынешнего возраста. В этой далекой галактике команда идентифицировала 44 отдельные звезды, обнаруженные благодаря эффекту, известному как гравитационное линзирование, и высокой светосиле JWST.
Открытие, опубликованное в журнале Nature Astronomy, знаменует собой рекордное достижение — самое большое количество отдельных звезд, обнаруженных в далекой Вселенной. Он также предлагает возможность исследовать одну из величайших загадок Вселенной: темную материю.
«Это революционное открытие впервые показывает, что изучение большого количества отдельных звезд в далекой галактике возможно.» Сун, соавтор исследования, сказал.
«Хотя предыдущие исследования с использованием космического телескопа «Хаббл» обнаружили около семи звезд, теперь у нас есть возможность различать звезды, которые раньше были за пределами наших возможностей. Важно отметить, что наблюдение за большим количеством отдельных звезд также поможет нам лучше понять темную материю в плоскости линз этих галактик и звезд, чего мы не смогли бы сделать с несколькими отдельными звездами, которые мы наблюдали до сих пор.»
Массивное, но невидимое гало темной материи скопления галактик действует как «макрообъектив,»в то время как отдельные несвязанные звезды, дрейфующие через скопление, действуют как дополнительные звезды. «Микролинзы, многократно увеличивающие коэффициент увеличения. Фото предоставлено: Ёсинобу Фудамото
CfAs Sun обнаружила эту сокровищницу звезд, изучая JWST-изображения галактики под названием Драконья Дуга, расположенной на луче зрения с Земли за массивным скоплением галактик под названием Abell 370. Благодаря эффекту гравитационного линзирования Abell 370 расширяет галактику, характерная спираль Драконьей Дуги приобретает вытянутую форму — словно зал из зеркал космических размеров.
Исследовательская группа тщательно проанализировала цвета всех звезд в Дуге Дракона и обнаружила, что многие из них являются красными сверхгигантами, похожими на Бетельгейзе в созвездии Ориона, которое находится на заключительных стадиях своего существования. Это контрастирует с предыдущими открытиями, которые преимущественно идентифицировали синий цвет. «сверхгигант» похожи на Ригель и Денеб, которые являются одними из самых ярких звезд ночного неба.
По мнению исследователей, эта разница в типах звезд также подчеркивает уникальную силу наблюдений JWST в инфракрасном диапазоне длин волн, которые могут выявить звезды при более низких температурах.
«Когда мы обнаружили эти отдельные звезды, мы на самом деле искали фоновую галактику, которую линзируют галактики этого массивного скопления.» Сказал Сан. «Но когда мы обработали данные, мы заметили, что там оказалось много отдельных звездных точек. Это была захватывающая находка, потому что впервые нам удалось увидеть так много отдельных звезд так далеко.»
На этой увеличенной детали изображения Эйбелл 370, полученного Хабблом, родительская галактика, в которой были обнаружены 44 звезды, появляется несколько раз: на обычном изображении (слева) и на искаженном изображении, которое выглядит как вытянутое пятно света. Фото предоставлено: НАСА
Сан, в частности, с нетерпением ждет следующей возможности изучить этих красных сверхгигантов.
«Мы знаем больше о красных сверхгигантах в наших галактических окрестностях, потому что они ближе, и мы можем делать более качественные изображения, спектры, а иногда даже различать звезды. Мы можем использовать знания, полученные в результате изучения красных сверхгигантов в локальной вселенной, чтобы в будущих исследованиях интерпретировать, что произойдет с ними дальше в столь раннюю эпоху формирования галактик.»
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте ежедневные или еженедельные новости о прорывах, инновациях и важных результатах исследований.
Большинство галактик, включая Млечный Путь, содержат десятки миллиардов звезд. В близлежащих галактиках, таких как Галактика Андромеды, астрономы могут наблюдать звезды по отдельности. Однако в галактиках, находящихся на расстоянии миллиардов световых лет, звезды кажутся смешанными, потому что их свет должен пройти миллиарды световых лет, прежде чем достичь нас, что представляет собой давнюю проблему для ученых, изучающих, как формируются и развиваются галактики.
«Для нас очень далекие галактики обычно выглядят как размытое размытое пятно.» — сказал ведущий автор исследования Ёсинобу Фудамото, доцент Университета Тиба в Японии. «Но на самом деле эти скопления состоят из множества отдельных звезд. Мы просто не можем разрешить их с помощью наших телескопов.»
Последние достижения в астрономии открыли новые возможности благодаря использованию гравитационного линзирования – естественного увеличивающего эффекта, вызванного сильными гравитационными полями массивных объектов. Как предсказывал Альберт Эйнштейн, гравитационные линзы могут усиливать свет далеких звезд в сто или даже тысячи раз, что позволяет обнаружить их с помощью таких чувствительных инструментов, как JWST.
«Эти результаты обычно ограничивались одной или двумя звездами на галактику.» — сказал Фудамото. «Чтобы изучать звездное население статистически значимым образом, нам нужно гораздо больше наблюдений за отдельными звездами.»
Ожидается, что будущие наблюдения JWST позволят захватить больше увеличенных звезд в галактике Дуга Дракона. Эти усилия могут привести к детальному изучению сотен звезд в далеких галактиках. Кроме того, наблюдения за отдельными звездами могут дать представление о структуре гравитационных линз и даже пролить свет на неуловимую природу темной материи.
Информация от: Гарвард-Смитсоновским центром астрофизики.
