Телескопом Джеймс Уэбб обнаружил самую дальнюю гравитационную линзу из когда-либо существовавших
На фотографиях, сделанных космическим телескопом им. Джеймса Уэбба, обнаружен самый удаленный пример "кольца Эйнштейна" из когда-либо зафиксированных. Считается, что этот ореол искаженного света находится на расстоянии 21 млрд. световых лет от Земли, но как это возможно?
Что такое кольцо Эйнштейна?
Согласно общей теории относительности, наличие массы и энергии искривляет ткань пространства-времени. Поэтому свет от удаленного источника будет искажаться из-за наличия массивного объекта, расположенного между источником света и наблюдателем, поскольку это искривление пространства-времени отклоняет свет от его первоначальной траектории.
С нашей точки зрения свет от удаленного объекта может казаться растянутым, усиленным или даже умноженным. Это явление известно как гравитационное линзирование. Таким образом, исследователи могут наблюдать и анализировать удаленные объекты, которые в противном случае были бы для нас невидимы.
Большинство гравитационно линзированных объектов образуют частичные дуги или кольца, которые окружают объект на переднем плане. Однако при правильном расположении источника света, массивного объекта и наблюдателя отклоненный свет также может достаточно сильно искривляться, образуя вокруг массивного объекта кольцо света. В этом случае получается кольцо Эйнштейна.
Это довольно редкое явление, поэтому так важно новое исследование, принятое к публикации в журнале Nature Astronomy.
Самое удаленное кольцо из когда-либо наблюдавшихся
Группа исследователей объявила об обнаружении нового кольца Эйнштейна с помощью телескопа имени Джеймса Уэбба в рамках обзора COSMOS-Web. Это подробная карта более чем 500 000 галактик, снятая в ходе 200-часового непрерывного наблюдения обсерватории.
Названное JWST-ER1, это кольцо Эйнштейна состоит из двух частей. Первая, названная JWST-ER1g, представляет собой массивную промежуточную галактику, которая искривляет пространство-время. Вторая, названная JWST-ER1r, представляет собой свет от более удаленной галактики, образующей светящееся кольцо. Промежуточная галактика находится на расстоянии около 17 млрд. световых лет от Земли, а фоновый объект — на 4 млрд. световых лет дальше.
Однако остается вопрос: если возраст самой Вселенной составляет всего 13,8 млрд. лет, то как эти объекты могут находиться так далеко?
Расширение Вселенной
На первый взгляд это может показаться парадоксальным, но данное наблюдение полностью согласуется с принципами космологии и общей теории относительности. Рекордными расстояниями мы обязаны расширению Вселенной.
Если говорить более конкретно, то возраст Вселенной представляет собой время, прошедшее с момента Большого взрыва — начальной точки расширения Вселенной. Однако на протяжении всего этого времени Вселенная продолжала расширяться. Это означает, что космические объекты, которые изначально находились ближе друг к другу, с течением времени все больше отдаляются друг от друга в результате расширения.
Поэтому, наблюдая космические объекты на очень больших расстояниях, мы фактически смотрим в прошлое, поскольку свету, покинувшему эти объекты давным-давно, потребовалось время, чтобы преодолеть просторы расширяющейся Вселенной, прежде чем попасть в наши телескопы на Земле. Это означает, что расстояние между этими объектами и нами сегодня гораздо больше, чем в момент излучения света.
В рамках этой работы исследователи также смогли рассчитать массу галактики-линзы, увидев, насколько сильно она исказила пространство-время вокруг себя. По их мнению, этот объект имеет массу, эквивалентную массе около 650 млрд. Солнц, что делает его необычайно плотным для его размеров. Часть этой дополнительной массы может быть объяснена большим, чем ожидалось, количеством темной материи.