Объяснение 5 новых изображений, полученных космическим телескопом «Евклид»

Сегодня, 23 мая 2024 года, Европейское космическое агентство опубликовало данные ранних наблюдений космического телескопа "Евклид" (ERO). Программа ERO - это инициатива научной группы "Евклида" по проведению однодневных научных наблюдений. Это позволяет продемонстрировать возможности "Евклида" до начала номинального научного исследования.

Этот набор данных, на основе которого были подготовлены 10 различных научных статей, появился менее чем через год после запуска телескопа и примерно через полгода после публикации его первых научных изображений. В ERO содержится пять новых изображений Вселенной, по крайней мере в четыре раза более четких, чем те, которые мы можем получить с помощью телескопов на Земле, и все еще демонстрирующих огромный потенциал "Евклида".

На новых изображениях "Евклида" представлены пять различных космических объектов:

• два скопления галактик, Abell 2390 и Abell 2764, которые телескоп наблюдает, чтобы изучить природу темной материи и темной энергии;
• звездообразующий регион, Мессье 78, — первая фотография этого молодого звездообразующего региона на такой величине и глубине;
• спиральная галактика NGC 6744, одна из крупнейших спиральных галактик за пределами нашей галактической окрестности;
• Группа Дорадо, одна из самых богатых групп галактик в южном полушарии.

Полная серия наблюдений раннего выпуска охватывает 17 различных астрономических объектов, от близлежащих облаков газа и пыли до далеких скоплений галактик, и была проведена в течение одного дня: 24 часа, в течение которых "Евклид" наблюдал более 11 миллионов объектов в видимом свете и еще 5 миллионов в инфракрасном свете.

1. Скопление галактик Abell 2390

Abell 2390 - это огромное скопление множества галактик, похожих на Млечный Путь, расположенное на расстоянии 2,7 миллиарда световых лет в созвездии Пегаса. Подобные скопления содержат огромное количество массы, в 10 триллионов раз превышающей массу Солнца. Большая часть этой массы - темная материя, которую мы не можем наблюдать напрямую, но которая, как считается, составляет большую часть содержимого Вселенной, наряду с темной энергией. Поэтому скопления галактик, такие как Abell 2390, представляют собой крупные залежи темной материи, а значит, идеальные астрофизические лаборатории для изучения ее свойств.

На изображении, полученном с помощью "Евклида", видно более 50 000 галактик. Один из методов исследования темной Вселенной с помощью телескопа - косвенное измерение количества и распределения темной материи в скоплении галактик через явление гравитационного линзирования, когда входящий свет от более удаленных галактик искривляется и искажается этой загадочной материей в скоплении. В скоплении Abell 2390 это явление видно в виде множества изогнутых дуг.

Помимо лучшего понимания темной материи, ученые используют данные "Евклида" для измерения того, как масса и количество скоплений галактик в небе меняются с течением космического времени, чтобы получить больше информации об эволюции Вселенной и темной энергии, которая, как считается, влияет на эту эволюцию.

На этом снимке Abell 2390 также виден слабый внутрикластерный свет, излучаемый звездами, оторвавшимися от своих родительских галактик в межгалактическом пространстве. Наблюдение за этим светом — специализация "Евклида": эти звездные сироты могут позволить нам "увидеть", где находится темная материя.

2. Звездообразующий регион Мессье 78

Мессье 78, расположенная в 1300 световых годах от нас в созвездии Ориона, представляет собой звездообразующий питомник, окутанный пылевым облаком. С помощью инфракрасной камеры "Эвклид" заглянул в ее глубины и получил невиданное ранее изображение: впервые открылись доселе скрытые области, детали сложных нитей газа и пыли, а также недавно сформировавшиеся звезды и планеты. В этом обзоре более 300 000 новых объектов.

Прежде всего, мы впервые наблюдаем объекты субзвездного размера в Мессье 78: темные облака газа и пыли обычно скрывают их от глаз, но инфракрасные "глаза" "Евклида" видят дальше и смогли обнаружить объекты с массой в несколько раз больше массы Юпитера, такие как коричневые карлики и блуждающие планеты, которые могут быть кандидатами на темную материю.

Яркая туманность NGC 2071 также видна в верхней части кадра, а третья нить звездообразования — в нижней.

3. Группа галактик Золотая Рыба

Группа Золотая Рыба - одно из самых богатых скоплений галактик в южном полушарии, расположенное на расстоянии 62 миллионов световых лет в созвездии Золотая Рыба. Поскольку она гораздо моложе других скоплений, таких как скопление Форнакс, многие из составляющих ее галактик еще формируют звезды и взаимодействуют друг с другом.

Эвклиду удалось запечатлеть динамику развития и слияния галактик с красивыми приливными хвостами, звездными следами и межзвездным газом, возникающими в результате постоянного взаимодействия. Подобные данные позволяют ученым изучить, как галактики эволюционируют и сталкиваются с течением времени, улучшить наши модели космической истории и понять, как галактики формируются в ореолах темной материи.

Это новое изображение - свидетельство огромной многофункциональности "Евклида": на нем виден широкий спектр галактик, от очень ярких до очень тусклых. Благодаря уникальному сочетанию широкого поля зрения и высокого пространственного разрешения "Евклида" мы впервые можем использовать один и тот же инструмент и одни и те же наблюдения для глубокого изучения таких крошечных (небольшие объекты, размером со звездные скопления), более крупных (центральные части галактик) и протяженных (хвосты приливного слияния) объектов на одном и том же большом участке неба.

4. Спиральная галактика NGC 6744

NGC 6744 - одна из крупнейших спиральных галактик в нашей Местной группе, удаленная от нас на 30 миллионов световых лет. Это одна из тех галактик, в которых в настоящее время образуется большинство звезд в близлежащей Вселенной, а звездообразование - это основной способ роста и эволюции галактик, поэтому эти исследования имеют решающее значение для понимания эволюции галактик и того, почему наша Вселенная выглядит так, как она выглядит сегодня.

Ученые используют этот набор данных, чтобы понять, как пыль и газ связаны со звездообразованием, составить карту распределения различных звездных популяций и разгадать физику, лежащую в основе структуры спиральных галактик. На самом деле, спиральная структура очень важна для галактик, поскольку спиральные рукава перемещают и сжимают газ, способствуя звездообразованию, которое в основном происходит вдоль этих рукавов.

Широкое поле зрения "Евклида" позволило охватить всю галактику, выявив не только спиральную структуру, но и изысканные детали на малых пространственных масштабах и в комбинации длин волн. Наблюдения позволят не только подсчитать отдельные звезды в NGC 6744, но и составить карту более широкого распределения звезд и пыли в галактике. А также составить карту пыли, связанной с газом, который питает образование новых звезд.

Кроме того, "Эвклид" уже обнаружил новую карликовую галактику-спутник NGC 6744, что стало неожиданностью, учитывая, что эта галактика интенсивно изучалась в прошлом.

5. Скопление галактик Abell 2764

Скопление галактик Abell 2764, расположенное на расстоянии около 1 миллиарда световых лет в направлении созвездия Феникса, представляет собой очень плотную область космоса. Оно содержит сотни галактик, вращающихся в ореоле темной материи.

На этом снимке, помимо полного обзора Abell 2764 и его окрестностей, "Евклид" собрал свет от множества других объектов, включая множество фоновых галактик, другие далекие скопления галактик, взаимодействующие галактики и спиральную галактику, которую мы видим "в разрезе". Это обрамление позволило ученым подтвердить радиус скопления и изучить его периферию, чтобы наблюдать некоторые из самых далеких галактик, живших в ранние времена космоса.

На переднем плане видна яркая звезда в пределах нашей галактики: V*BP-Phoenicis, звезда в южном полушарии, которая почти достаточно яркая, чтобы быть видимой человеческим глазом. Когда мы смотрим на звезду в телескоп, ее свет рассеивается наружу в типичной форме пика, обусловленной оптикой телескопа. Однако телескоп "Евклид" был разработан таким образом, чтобы свести это рассеяние к минимуму. В результате мы можем с высокой точностью измерять яркость звезды и снимать близлежащие галактики, не ослепляясь ее яркостью.

Наблюдения "Евклида" на ранней стадии: беспрецедентные результаты

"Не будет преувеличением сказать, что результаты, которые мы наблюдаем с помощью "Евклида", беспрецедентны", - говорит научный директор ЕКА Кэрол Манделл. Первые снимки "Евклида", опубликованные в ноябре, наглядно продемонстрировали огромный потенциал телескопа в исследовании темной Вселенной.

Несмотря на то, что изображения визуально потрясающие, на самом деле это не просто красивые снимки: они раскрывают новые физические свойства Вселенной благодаря новым уникальным возможностям наблюдения "Эвклида". Телескоп охватывает большие области неба с высокой детализацией и глубиной, и может захватывать широкий спектр различных объектов на одном изображении: от тусклых до ярких, от далеких до близких, от самых массивных скоплений галактик до малых планет.

Таким образом, "Евклид" обеспечивает одновременно очень детальный и очень широкий обзор - удивительная универсальность, которая уже привела к многочисленным новым научным результатам. В течение следующих 6 лет номинального исследования "Евклид" составит карту скрытых основ космоса, нанесет миллиарды галактик на более чем третью часть неба, изучит, как формировалась и развивалась наша Вселенная на протяжении космической истории. А также изучит самые загадочные из ее фундаментальных компонентов: темную энергию и темную материю.