Новости
Галактики, входящие в скопление на ранней стадии его формирования. Изображение: NASA, ESA, CSA, T. Morishita (IPAC). Обработка изображения: A. Pagan (STScI)
Телескоп «Джеймс Уэбб», который систематически исследует «молодые годы» нашей Вселенной, впервые разглядел скопление галактик на стадии формирования. Полученные данные опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Возраст галактик в протоскоплении составляет всего 650 млн лет после Большого взрыва (возраст Вселенной — примерно 13,8 млрд лет). Пока что в скоплении всего семь галактик, но ученые уверены, что наблюдают «детские» годы самого настоящего гиганта. Используя спектральные данные, они сумели рассчитать динамику протоскопления вплоть до наших дней. Такой расчет, основанный на наблюдениях, позволяет предсказать, что скопление за время своей эволюции вберет в себя множество галактик.
Скоплением галактик называют галактики, связанные гравитационным взаимодействием. Такие кластеры галактик — одни из самых больших объектов во Вселенной, которые можно считать единым целым. В самом большом из них, Скоплении Волос Вероники, насчитывается более тысячи галактик. Наблюдение за ним в свое время позволило астрономам прийти к выводу, что для удовлетворительного описания траекторий небесных тел светящейся материи недостаточно: чтобы их орбиты соответствовали законам всемирного тяготения, необходимо ввести дополнительную «черную» материю, обладающую массой, но невидимую в телескоп.
Галактические скопления действуют как гравитационные линзы. Когда свет проходит вблизи такого скопления, направление его лучей изменяется. Это может давать увеличенные и деформированные изображения более далеких объектов, которые находятся за ним. Протоскопление ученые увидели тоже через такую линзу, поскольку одного «Джеймса Уэбба» было бы недостаточно, чтобы разглядеть такой далекий объект. Этой линзой послужило другое скопление галактик — Пандора.
Галактики, входящие в протоскопление, были намечены как возможные цели в ранней Вселенной еще в наблюдениях космического телескопа Хаббла. Однако его возможности в инфракрасном диапазоне были сильно ограничены (он видел только ближний инфракрасный диапазон), поэтому детализация изображений и точные измерения красного смещения были ему, в отличие от «Джеймса Уэбба», недоступны.
Понадобились данные точных измерений спектрометрического инструмента «Джеймса Уэбба», чтобы выяснить, что галактики протоскопления движутся с огромной скоростью — около 1000 км/с — вокруг общей для них области, состоящей из черной материи, и чтобы измерить расстояния между ними.
До появления «Джеймса Уэбба» было невозможно заглянуть в глубокое прошлое скоплений галактик. Это было связано с тем, что далекие от нас скопления галактик видны на все бо́льших и бо́льших красных смещениях из-за расширения Вселенной, а значит, требуют наблюдений в инфракрасном диапазоне, в котором отсутствовали инструменты такого класса точности. С появлением «Джеймса Уэбба», инфракрасные инструменты которого были специально разработаны для этой цели, эта проблема была решена.
Команда астрономов, открывшая протоскопление галактик, ожидает запуска космического телескопа «Нэнси Грейс Роман». Он позволит делать большие (в 200 раз больше по площади, чем у Хаббла) обзорные снимки неба в инфракрасном диапазоне с высоким разрешением, чтобы выявлять кандидатов в протоскопления галактик. Далее «Джеймс Уэбб» будет изучать кандидатов своими точными спектроскопическими инструментами. Запуск телескопа «Нэнси Грейс Роман» запланирован на 2027 год.