Телескоп «Джеймс Уэбб» уточнил массу скопления Пуля и составил карту распределения тёмной материи

Автор: NASA, ESA, CSA, STScI, CXC

Космический телескоп «Джеймс Уэбб» недавно сфокусировался на скоплении галактик Пуля, получив детальные изображения, которые показывают большее количество крайне тусклых и далёких галактик, чем когда-либо ранее. Используя чёткие наблюдения «Уэбба» в ближнем инфракрасном диапазоне, исследователи смогли более полно отобразить содержимое сталкивающихся скоплений галактик.

«С помощью наблюдений «Уэбба» мы тщательно измерили массу скопления Пуля с самым большим на сегодняшний день набором данных о гравитационном линзировании — от ядер скоплений галактик до их окраин», — сказал Санджун Ча, аспирант Университета Ёнсе в Сеуле (Южная Корея) и ведущий автор статьи, опубликованной в The Astrophysical Journal Letters.

Предыдущие исследования скопления Пуля с другими телескопами основывались на значительно меньшем количестве данных о линзировании, что привело к менее точным оценкам массы системы.

«Изображения «Уэбба» значительно улучшают то, что мы можем измерить в этой сцене, включая точное определение положения невидимых частиц, известных как тёмная материя», — добавил Кайл Финнер, соавтор исследования и ассистент учёного в IPAC при Калифорнийском технологическом институте.

Картирование тёмной материи

Все галактики состоят из звёзд, газа, пыли и тёмной материи, связанных вместе гравитацией. Скопление Пуля состоит из двух очень массивных скоплений галактик, которые сами связаны гравитацией.

«Гравитационное линзирование позволяет нам определить распределение тёмной материи», — объяснил Джеймс Джи, соавтор исследования, профессор Университета Ёнсе и научный сотрудник Калифорнийского университета в Дэвисе.

Для визуализации гравитационного линзирования и тёмной материи представьте пруд с чистой водой и галькой. «Вы не видите воду, если нет ветра, который вызывает рябь. Эти волны искажают форму гальки внизу, заставляя воду действовать как линза», — пояснил Джи. То же самое происходит в космосе, но «водой» является тёмная материя, а «галькой» — фоновые галактики.

Команда измерила тысячи галактик на изображениях «Уэбба», чтобы точно «взвесить» как видимую, так и невидимую массу в этих скоплениях. Они также тщательно отобразили и измерили коллективный свет звёзд, которые больше не связаны с отдельными галактиками — так называемых внутрикластерных звёзд.

Центральная область скопления Пуля, состоящего из двух массивных скоплений галактик. Огромное количество галактик и звёзд переднего плана запечатлено телескопом «Джеймс Уэбб» в ближнем инфракрасном свете. Горячие рентгеновские лучи, зарегистрированные обсерваторией Chandra, показаны розовым цветом. Синий цвет представляет тёмную материю, точно отображённую исследователями с помощью детальных изображений «Уэбба». Автор: NASA, ESA, CSA, STScI, CXC, Science: James Jee, Sangjun Cha, Kyle Finner.

«Перезапуск» столкновения

Странные новые сгустки и вытянутая линия массы, обнаруженные командой, могут означать, что скопление Пуля образовалось в результате более чем одного столкновения скоплений галактик миллиарды лет назад.

«Более сложный сценарий привёл бы к огромной асимметричной вытянутости, как мы видим слева», — отметил Джи.

«Голова гиганта»

Скопление Пуля огромно даже в масштабах космоса. Камера NIRCam «Уэбба» охватила значительную часть этого массивного образования, но не всю.

«Это как смотреть на голову гиганта. Начальные изображения «Уэбба» позволяют нам экстраполировать, насколько тяжёлым является весь «гигант», но для точных измерений нам понадобятся будущие наблюдения всего «тела» гиганта», — сказал Джи.

В ближайшие годы исследователи также получат обширные изображения в ближнем инфракрасном диапазоне с помощью космического телескопа Нэнси Грейс Роман, запуск которого запланирован на май 2027 года.

«С помощью Roman у нас будут полные оценки массы всего скопления Пуля, что позволит воссоздать реальное столкновение на компьютерах», — добавил Финнер.

Скопление Пуля находится в созвездии Киля на расстоянии 3,8 миллиарда световых лет от Земли.

Дополнительная информация: Sangjun Cha et al, A High-Caliber View of the Bullet Cluster through JWST Strong and Weak Lensing Analyses, The Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/add2f0

Источник: NASA