Это панхроматическое изображение скопления галактик MACS0416 было создано путем объединения инфракрасных наблюдений космического телескопа Джеймса Уэбба НАСА с данными видимого света космического телескопа Хаббла НАСА. Обычно для создания изображения самые короткие длины волн света обозначались синим цветом, самые длинные волны — красным, а промежуточные длины волн — зеленым. Полученный в результате охват длин волн от 0,4 до 5 микрон открывает яркий ландшафт галактик, который можно назвать одним из самых красочных видов Вселенной, когда-либо созданных. MACS0416 — это скопление галактик, расположенное примерно в 4,3 миллиардах световых лет от Земли. Это означает, что свет, который мы видим сейчас, покинул скопление вскоре после образования нашей Солнечной системы. Это скопление усиливает свет от более далеких фоновых галактик посредством гравитационного линзирования. В результате исследовательская группа смогла идентифицировать увеличенные сверхновые и даже очень увеличенные отдельные звезды. Эти цвета дают подсказку о расстояниях до галактик: самые синие галактики находятся относительно близко и часто демонстрируют интенсивное звездообразование, что лучше всего обнаруживает Хаббл, в то время как более красные галактики, как правило, находятся дальше или содержат обильное количество пыли, как обнаружил Уэбб. Изображение раскрывает множество деталей, которые можно уловить только при объединении мощности обоих космических телескопов. На этом изображении синим цветом представлены данные на длинах волн 0,435 и 0,606 микрон (фильтры Хаббла F435W и F606W); голубой — 0,814, 0,9 и 1,05 микрон (фильтры Хаббла F814W и F105W и фильтр Уэбба F090W); зеленый — 1,15, 1,25, 1,4, 1,5 и 1,6 микрон (фильтры Хаббла F125W, F140W и F160W и фильтры Уэбба F115W и F150W); желтый – 2,00 и 2,77 мкм (фильтры Уэбба F200W и F277W); оранжевый – 3,56 микрон (фильтр Уэбба F356W); красный цвет представляет данные на длинах волн 4,1 и 4,44 микрона (фильтры Уэбба F410M и F444W). Авторы и права: Изображение: НАСА, ЕКА, CSA, STScI, Хосе М. Диего (IFCA), Джордан С. Дж. Д’Сильва (UWA), Антон М. Кукемоер (STScI), Джейк Саммерс (ASU), Роджер Виндхорст (ASU), Хаоцзин Ян (Университет Миссури)
Космический телескоп НАСА Джеймса Уэбба и космический телескоп Хаббла объединились для изучения обширного скопления галактик, известного как MACS0416. Полученное панхроматическое изображение объединяет видимый и инфракрасный свет, образуя одно из самых полных изображений Вселенной, когда-либо сделанных. MACS0416, расположенный примерно в 4,3 миллиарда световых лет от Земли, представляет собой пару сталкивающихся скоплений галактик, которые в конечном итоге объединятся, чтобы сформировать еще большее скопление.
Изображение раскрывает множество деталей, которые возможны только при объединении мощности обоих космических телескопов. Оно включает в себя множество галактик за пределами скопления и множество источников, которые изменяются со временем, вероятно, из-за гравитационного линзирования — искажения и усиления света от удаленных фоновых источников.
Это скопление было первым из набора беспрецедентных, сверхглубоких изображений Вселенной, полученных в рамках амбициозной совместной программы Хаббла под названием «Пограничные поля», открытой в 2014 году. Хаббл был пионером в поиске некоторых из самых слабых и самых молодых галактик, когда-либо обнаруженных. Инфракрасное зрение Уэбба значительно усиливает этот глубокий взгляд, поскольку его инфракрасное зрение позволяет проникнуть еще дальше в раннюю Вселенную.
«Мы развиваем наследие Хаббла, продвигаясь на большие расстояния и к более тусклым объектам», — сказал Роджер Виндхорст из Университета штата Аризона, главный исследователь программы PEARLS (Основные внегалактические области для науки о реионизации и линзировании), которая проводила наблюдения Уэбба.
Что означают цвета
Обычно для создания изображения самые короткие длины волн света обозначались синим цветом, самые длинные волны — красным, а промежуточные длины волн — зеленым. Широкий диапазон длин волн, от 0,4 до 5 микрон, создает особенно яркий ландшафт галактик.
Эти цвета дают подсказку о расстояниях до галактик: самые синие галактики находятся относительно близко и часто демонстрируют интенсивное звездообразование, что лучше всего обнаруживает Хаббл, в то время как более красные галактики, как правило, находятся дальше, как обнаруживает Уэбб. Некоторые галактики также кажутся очень красными, потому что они содержат обильное количество космической пыли, которая имеет тенденцию поглощать более синие цвета звездного света.
«Вся картина не станет ясной, пока вы не объедините данные Уэбба с данными Хаббла», — сказал Виндхорст.
Скопление галактик Рождественская елка
Хотя новые наблюдения Уэбба и способствуют этому эстетическому взгляду, они были предприняты для конкретной научной цели. Исследовательская группа объединила свои три эпохи наблюдений, каждая из которых длилась с интервалом в несколько недель, с четвертой эпохой, проведенной исследовательской группой CANUCS (Канадское несмещенное кластерное исследование NIRISS). Целью был поиск объектов, наблюдаемая яркость которых менялась с течением времени, известных как транзиенты.
Это параллельное сравнение скопления галактик MACS0416, видимого космическим телескопом Хаббл в оптическом свете (слева) и космическим телескопом Джеймса Уэбба в инфракрасном свете (справа), показывает различные детали. На обоих изображениях изображены сотни галактик, однако на изображении Уэбба видны галактики, которые невидимы или едва заметны на изображении Хаббла. Это связано с тем, что инфракрасное зрение Уэбба может обнаруживать галактики, слишком далекие или пыльные, чтобы Хаббл мог их увидеть. (Свет от далеких галактик имеет красное смещение из-за расширения Вселенной.) Общее время экспозиции Уэбба составило около 22 часов по сравнению со 122 часами экспозиции изображения Хаббла. Авторы и права: Изображение: НАСА, ЕКА, ККА, STScI
Они идентифицировали 14 таких транзиентов в поле зрения. Двенадцать из этих переходных процессов были расположены в трех галактиках, которые сильно увеличены с помощью гравитационного линзирования и, вероятно, представляют собой отдельные звезды или системы из нескольких звезд, которые на короткое время очень сильно увеличены. Остальные два транзиента находятся в пределах фоновых галактик с более умеренным увеличением и, вероятно, являются сверхновыми.
«Мы называем MACS0416 скоплением галактик «Рождественская елка» как потому, что оно такое красочное, так и из-за мерцающих огней, которые мы видим внутри него. Мы можем видеть транзиенты повсюду», — сказал Хаоцзин Ян из Университета Миссури в Колумбии, ведущий автор одного из них. документ с описанием научных результатов.
Обнаружение такого количества транзиентов при наблюдениях, охватывающих относительно короткий период времени, позволяет предположить, что астрономы могли бы найти много дополнительных транзиентов в этом скоплении и других подобных ему посредством регулярного мониторинга с помощью Уэбба.
Звезда кайдзю
Среди транзитных пассажиров, выявленных командой, один особенно выделялся. Расположенная в галактике, существовавшей примерно через 3 миллиарда лет после Большого взрыва, она увеличена как минимум в 4000 раз. Команда назвала звездную систему «Мотра» в знак уважения к ее «чудовищной природе», поскольку она одновременно чрезвычайно яркая и чрезвычайно увеличенная. Он присоединяется к другой линзованной звезде, которую исследователи ранее определили и которую они прозвали «Годзиллой». (И Годзилла, и Мотра — гигантские монстры, известные в японском кино как кайдзю.)
Интересно, что Мотра также видна в наблюдениях Хаббла, сделанных девятью годами ранее. Это необычно, потому что для такого большого увеличения звезды необходимо очень специфическое выравнивание между скоплением галактик на переднем плане и звездой на заднем плане. Взаимные движения звезды и скопления должны были в конечном итоге устранить это выравнивание.
Наиболее вероятное объяснение состоит в том, что в кластере переднего плана есть дополнительный объект, который увеличивает изображение. Команда смогла ограничить его массу в пределах от 10 000 до 1 миллиона раз больше массы нашего Солнца. Однако точная природа этой так называемой «миллилинзы» остается неизвестной.
«Наиболее вероятное объяснение — это шаровое звездное скопление, которое слишком слабое, чтобы Уэбб мог его увидеть напрямую», — заявил Хосе Диего из Института физики Кантабрии в Испании, ведущий автор статьи, подробно описывающей открытие. «Но мы пока не знаем истинную природу этой дополнительной линзы».
Ян и др. статья принята к публикации в The Astrophysical Journal. Диего и др. Статья была опубликована в журнале Astronomy & Astrophysicals.
Информация от: ЕКА/Информационным центром Хаббла.
