Кільце Айнштайна SMACSJ0028.2-7537: як гравітація змінює вигляд галактик
- Ігор Сальниченко
- 7 квіт.
- Читати 2 хв
Походження космічного дива
У величезних просторах Всесвіту трапляються поодинокі, але вражаючі феномени, відомі як кільця Айнштайна. Їхня рідкісність приваблює дослідників, адже одне і те саме світло віддаленої галактики може створювати ілюзію кільця довкола ближчого об’єкта. Згідно з дослідженнями NASA та ESA [1], це відбувається тоді, коли більш далека галактика розташовується за масивнішою передньою галактикою, а простір-час «вигинається» довкола неї настільки, що світло від заднього об’єкта формує майже ідеальне коло.
Як виникає кільце Айнштайна
Ідея гравітаційного лінзування бере свій початок у роботах Альберта Айнштайна (1879–1955), чиї рівняння загальної теорії відносності описують, що простір-час викривлюється масою [2]. Коли промені світла далекої галактики проходять поруч з масивним скупченням галактик або зір, вони викривляються та можуть утворювати повне чи часткове кільце навколо об’єкта, який виступає гравітаційною лінзою. Якщо вирівнювання галактик є майже ідеальним, на зображенні спостерігається завершене коло, і таке явище називається кільце Айнштайна.
Особливості будови спостережуваних галактик
В одній із нещодавніх робіт, опублікованій NASA, ESA та Канадським космічним агентством (CSA), описано детальні знімки телескопа Джеймса Вебба (JWST), що розкривають неповторне кільце з двох галактик [1].
Перша, ближня до нас галактика, є еліптичною. Вона розташовується в центрі зображення й належить до скупчення SMACSJ0028.2-7537, про що свідчать дані дослідників [1]. Її можна впізнати за яскравим ядром і відсутністю чітких спіральних рукавів. Друга галактика, розташована позаду, має спіральну структуру, але через сильне гравітаційне викривлення виглядає «розтягнутою» й немов огортає ближню еліптичну галактику кільцем. Попри таке спотворення, вчені помітили у її світінні яскраві ділянки зіркових скупчень і газопилових утворень [3].
Методи та програма досліджень
Під час створення цього вражаючого зображення використали дані з програми Strong Lensing and Cluster Evolution (SLICE) під номером 5594, керівником якої є Гійом Малер (Guillaume Mahler) з Університету Льєжа (Бельгія) [1]. Мета проєкту – простежити 8 мільярдів років еволюції скупчень галактик. Для цього застосували Near-InfraRed Camera (NIRCam) на телескопі Джеймса Вебба, а також результати спостережень із космічного телескопа Габбл (Hubble Space Telescope), отримані за допомогою Wide Field Camera 3 (WFC3) та Advanced Camera for Surveys (ACS) [4].
Чому кільця Айнштайна важливі для науки
Спостереження за такими гравітаційно лінзованими системами дають вченим змогу:
– Вивчати далекі та тьмяні об’єкти, що зазвичай непомітні для земних телескопів.
– Аналізувати розподіл маси у передній (лінзуючій) галактиці чи скупченні галактик, оскільки кількість і форма викривлення прямо свідчать про гравітаційний вплив.
– З’ясовувати, як формуються й розвиваються спіральні та еліптичні галактики впродовж мільярдів років космічної історії.
Завдяки ефекту гравітаційного лінзування науковці отримують унікальну нагоду глибше зазирнути у минуле Всесвіту. Такі «природні телескопи» допомагають дослідникам спостерігати об’єкти на відстанях і з яскравістю, які інакше були б недоступні. Із кожним новим виявленим Айнштайнівським кільцем ми наближаємося до розуміння того, як розвиваються зоряні системи й сам Всесвіт.
Список використаних джерел:
NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope. Офіційний сайт. URL: https://www.nasa.gov.
Einstein, A. (1916). The Foundation of the General Theory of Relativity. Annalen der Physik, 49(7), 769–822.
Spying a spiral through a cosmic lens. https://esawebb.org/images/potm2503a/
NASA/ESA Hubble Space Telescope. Офіційний сайт. URL: https://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/main/index.html
Коментарі