Webb показав «космічний зал дзеркал»: одна далека група галактик зʼявляється на знімку кілька разів
Нове зображення James Webb демонструє один із найефектніших наслідків загальної теорії відносності: масивне скупчення галактик викривляє простір настільки сильно, що світло ще дальших галактик змінює шлях і може зʼявлятися на знімку кілька разів.
У центрі сцени розташоване скупчення MACS J0454.1-0300. Ми бачимо його таким, яким воно було приблизно в епоху, коли Всесвіту було близько восьми мільярдів років.
Дальший кластер виглядає як кілька окремих структур
За MACS J0454.1-0300 розташована ще більш далека група помаранчевих галактик. Її світло вирушило до нас тоді, коли Всесвіту було лише близько двох мільярдів років.
На шляху до Землі фотони проходять крізь гравітаційне поле переднього скупчення. Масивні галактики та темна матерія викривляють простір-час і працюють як гігантська природна лінза.
У результаті зображення дальніх галактик розтягуються, викривляються та іноді дублюються. Один і той самий обʼєкт може зʼявитися в кількох місцях кадру, тому астрономи називають ефект «космічним залом дзеркал».
Лінзування — це не лише красивий оптичний ефект
Гравітаційна лінза збільшує яскравість і кутовий розмір дуже далеких обʼєктів. Завдяки цьому Webb може досліджувати галактики, які без природного збільшення були б занадто слабкими навіть для його чутливих камер.
Форма дуг і множинних зображень також дозволяє відновити розподіл маси в передньому скупченні. Оскільки більша частина цієї маси припадає на темну матерію, лінзування стає одним із найкращих методів картування невидимого компонента галактичних скупчень.
Для цього астрономи будують математичну модель лінзи та перевіряють, чи відтворює вона всі повторні зображення. Чим більше таких систем видно, тим точніше можна відновити гравітаційний потенціал.
Знімок MACS J0454.1-0300 тому поєднує одразу дві задачі: дозволяє вивчати темну матерію ближчого скупчення й одночасно використовує його як природний телескоп для дослідження молодих галактик раннього Всесвіту.
Множинні зображення однієї галактики дають ще одну перевагу: світло проходить до нас різними шляхами й може приходити з невеликими часовими затримками. Якщо в далекій галактиці станеться змінна подія, наприклад спалах наднової, ці затримки можна використати як додатковий космологічний вимірювальний інструмент.
