Астрономы обнаружили новый объект ранней Вселенной с помощью данных телескопа Джеймса Уэбба

12 июля 2022 года были опубликованы первые изображения, полученные с помощью телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Эти снимки продемонстрировали высокое разрешение и выдающиеся возможности инфракрасной обсерватории, подчеркивая, как современные достижения в астрономии позволяют заглянуть глубже в космос по сравнению с телескопом Хаббла. Особенно это стало очевидно при изучении скопления галактик MACS J0308.9+2645, где на снимках, сделанных Хабблом, были видны галактические кластеры и несколько гравитационных линз.

Концептуальная схема системы гравитационных линз MG J0414+0534. Источник: NAOJ, K. T. Inoue

Гравитационные линзы, предсказанные в теории относительности Эйнштейна, возникают, когда массивные объекты искажают кривизну пространства-времени вокруг себя. Когда свет проходит через гравитационное поле, он искажается и усиливается. На протяжении десятилетий астрономы использовали эти линзы для наблюдения света от более далеких и тусклых объектов, находящихся за ними.

Недавно астрофизик Гомер Давила Гутьеррес обнаружил новый кандидат на роль гравитационной линзы в скоплении галактик MACS J0308.9+2645. Он является основателем и директором SKYCR.ORG, ведущего испаноязычного новостного источника по астрономии и космическим исследованиям. Гутьеррес нашел этот объект, просматривая архивные данные Near-Infrared Camera (NIRCam) JWST, собранные в ходе опроса Reionization Lensing Cluster Survey (RELICS), который является частью кампании Общих Наблюдений (GO) 5293.

Кандидат A1, который он выделил, имеет характерную для гравитационных линз вытянутую и изогнутую морфологию. Гутьеррес обнаружил A1, исследуя 54 поля JWST/NIRCam и оценивая 1,591 возможный кандидат. Из них только A1 был признан надежным кандидатом на существование гравитационной линзы в ранней Вселенной. Как отметил Гутьеррес в интервью Universe Today:

"Во-первых, его геометрия: A1 очень вытянут (соотношение осей ~6.5) и ориентирован тангенциально относительно центра кластера. Во-вторых, его яркость: он самый яркий из вытянутых источников в этом радиусе. В-третьих, его отсутствие в каталогах: он не присутствует в опубликованных данных по сильным линзам этого кластера и не значится в SIMBAD, NED или VizieR."

После многопрофильного анализа с помощью фотометрического инструмента EAZY (Easy and Accurate Zphot from Yale), Гутьеррес получил значение красного смещения z ≈ 4.4, что помещает A1 в пределах первого миллиарда лет существования Вселенной. Далее он провел анализ с инструментом, разработанным израильским астрофизиком Аной Асеброн и ее коллегами в 2018 году, который определил массу кластера MACS J0308.9+2645. В результате он пришел к выводу, что A1 подвергался увеличению в семь раз.

Маленькие красные точки могут представлять галактики в эволюционной фазе, предшествующей фазе яркого квазара. Источник: NASA/ESA/CSA/ISTA)/ETH Zurich/NAOJ

Хотя анализ продолжается и необходимы дополнительные наблюдения, уже сейчас можно выделить некоторые характеристики. Гутьеррес добавил:

"С учетом исправленной фотометрии, A1 — это галактика с z ≈ 1.4, мы видим ее такой, какой она была примерно 9 миллиардов лет назад, находящейся за кластером MACS J0308.9+2645 (z = 0.356). Ее свет прошел близко к кластеру по пути к нам, и рабочая интерпретация, разделяемая экспертами по линзам из команды программы, заключается в том, что это однообразное изображение: растянутое и умеренно увеличенное гравитацией кластера, но не многократно изображенное."

Анализ также выявил второго потенциального кандидата, обозначенного как A2, который имеет схожую геометрию с A1, но значительно тусклее и меньше. Гутьеррес отметил, что фотометрия A2 менее ограничена, и его природа и красное смещение остаются открытыми вопросами, ожидающими повторного анализа.

"Общественный архив данных Уэбба растет быстрее, чем кто-либо может полностью использовать, и это открытие показывает, что настоящие открытия находятся в уже выпущенных данных, доступных любому исследователю, готовому к тщательной работе. Но есть и второй важный урок: автоматическая фотометрия каталогов может сильно вводить в заблуждение для вытянутых источников — в этом случае она первоначально предполагала гораздо более высокое красное смещение."

Работа Гутьерреса в настоящее время проходит рецензию для публикации в журнале Publications of the Astronomical Society of Japan.