Уэбб обнаруживает искаженную галактику, формирующую космический вопросительный знак

Скопление галактик MACS-J0417.5-1154 настолько массивно, что деформирует ткань пространства-времени и искажает внешний вид галактик позади себя, эффект, известный как гравитационное линзирование. Это природное явление увеличивает далекие галактики и может также заставить их появляться на изображении несколько раз, как это увидел здесь космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА. Две далекие взаимодействующие галактики — спиральная, обращенная лицом к нам, и пыльная красная галактика, видимая сбоку, — появляются несколько раз, образуя знакомую форму на небе. Активное звездообразование и удивительно нетронутая спиральная форма обращенной лицом к нам галактики указывают на то, что взаимодействие этих галактик только начинается. Автор: NASA, ESA, CSA, STScI, V. Estrada-Carpenter (Saint Mary's University).

Это произошло 7 миллиардов лет назад, и расцвет звездообразования во Вселенной начинает замедляться. Как могла выглядеть наша галактика Млечный Путь в то время? Астрономы, использующие космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА, нашли подсказки в виде космического вопросительного знака, результат редкого выравнивания через световые годы пространства. Научная работа опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

«Мы знаем только о трех или четырех случаях возникновения подобных конфигураций гравитационных линз в наблюдаемой Вселенной, что делает эту находку захватывающей, поскольку она демонстрирует мощь теории Уэбба и предполагает, что, возможно, теперь мы найдем больше подобных конфигураций», — сказал астроном Гийом Депре из Университета Святой Марии в Галифаксе, Новая Шотландия, член группы, представившей результаты теории Уэбба.

Хотя этот регион уже наблюдался ранее с помощью космического телескопа Хаббл НАСА, пыльная красная галактика, которая образует интригующую форму вопросительного знака, попала в поле зрения только с Уэббом. Это результат того, что длины волн света, которые обнаруживает Хаббл, застревают в космической пыли, в то время как более длинные волны инфракрасного света способны проходить сквозь них и обнаруживаться приборами Уэбба.

Астрономы использовали оба телескопа для наблюдения за скоплением галактик MACS-J0417.5–1154, которое действует как увеличительное стекло, поскольку скопление настолько массивно, что деформирует ткань пространства-времени. Это позволяет астрономам видеть улучшенные детали в гораздо более далеких галактиках за скоплением. Однако те же самые гравитационные эффекты, которые увеличивают галактики, также вызывают искажения, в результате чего галактики кажутся размазанными по небу дугами и даже появляются несколько раз. Эти оптические иллюзии в космосе называются гравитационным линзированием.

Красная галактика, обнаруженная Уэббом, а также взаимодействующая с ней спиральная галактика, ранее обнаруженная Хабблом, увеличиваются и искажаются необычным образом, что требует особого, редкого выравнивания между далекими галактиками, линзой и наблюдателем — того, что астрономы называют гиперболической пупочной гравитационной линзой.

Это объясняет пять изображений пары галактик, которые видны на изображении Уэбба, четыре из которых очерчивают верхнюю часть вопросительного знака. Точка вопросительного знака — это не связанная с ней галактика, которая случайно оказалась в нужном месте и пространстве-времени с нашей точки зрения.

Широкоугольный вид: Скопление галактик MACS-J0417.5-1154 настолько массивно, что деформирует ткань пространства-времени и искажает внешний вид галактик позади себя, эффект, известный как гравитационное линзирование. Это природное явление увеличивает далекие галактики и может также заставить их появляться на изображении несколько раз, как это было замечено космическим телескопом Джеймса Уэбба НАСА здесь. Две далекие взаимодействующие галактики — спиральная, обращенная лицом к нам, и пыльная красная галактика, видимая сбоку, — появляются несколько раз, прочерчивая знакомую форму на небе. Активное звездообразование и удивительно нетронутая спиральная форма обращенной лицом галактики указывают на то, что взаимодействие этих галактик только начинается. Автор: NASA, ESA, CSA, STScI, V. Estrada-Carpenter (Saint Mary's University).

Помимо изучения возможностей прибора Webb NIRISS (Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph) по обнаружению мест звездообразования в галактике, удаленной на миллиарды световых лет, исследовательская группа также не могла не обратить внимания на форму вопросительного знака.

«Это просто круто выглядит. Именно из-за таких потрясающих изображений я в юности увлекся астрономией», — сказал астроном Марцин Савицкий из Университета Святой Марии, один из ведущих исследователей в группе.

«Знание того, когда, где и как происходит звездообразование в галактиках, имеет решающее значение для понимания того, как галактики развивались на протяжении истории Вселенной», — сказал астроном Висенте Эстрада-Карпентер из Университета Святой Марии, который использовал как ультрафиолетовые данные Хаббла, так и инфракрасные данные Уэбба, чтобы показать, где в галактиках формируются новые звезды. Результаты показывают, что звездообразование широко распространено в обеих галактиках. Спектральные данные также подтвердили, что недавно обнаруженная пылевая галактика расположена на том же расстоянии, что и спиральная галактика, обращенная к нам лицом, и они, вероятно, начинают взаимодействовать.

«Обе галактики в паре Вопросительный знак демонстрируют активное звездообразование в нескольких компактных регионах, вероятно, в результате столкновения газа из двух галактик», — сказал Эстрада-Карпентер. «Однако форма ни одной из галактик не выглядит слишком нарушенной, поэтому мы, вероятно, наблюдаем начало их взаимодействия друг с другом».

«Эти галактики, которые мы видели миллиарды лет назад, когда звездообразование было на пике, по массе схожи с массой Млечного Пути в то время. Уэбб позволяет нам изучить, какими были юношеские годы нашей собственной галактики», — сказал Савицкий.

Изображения и спектры Уэбба в этом исследовании были получены из канадского обзора непредвзятых скоплений NIRISS (CANUCS).

Больше информации: Vicente Estrada-Carpenter et al, When, where, and how star formation happens in a galaxy pair at cosmic noon using CANUCS JWST/NIRISS grism spectroscopy, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2024). DOI: 10.1093/mnras/stae1368

Источник: NASA