Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) продолжает менять представления учёных о том, как выглядела молодая Вселенная. С момента начала научной работы он неоднократно обнаруживал объекты, которые оказались гораздо более крупными, яркими и развитыми, чем предсказывали существующие модели. Теперь список подобных открытий пополнился ещё одним необычным объектом.
Международная группа астрономов детально исследовала далёкое скопление галактик XLSSC 122, расположенное примерно в 10 миллиардах световых лет от Земли. Оказалось, что уже в то время, когда возраст Вселенной составлял лишь около четверти нынешнего, это скопление выглядело удивительно зрелым и организованным. Кроме того, оно стало самым удалённым из известных скоплений, демонстрирующих мощное гравитационное линзирование. Это открытие помогает лучше понять эволюцию крупнейших космических структур и одновременно ставит перед космологами новые вопросы.
Что такое скопление галактик
Скопления галактик представляют собой крупнейшие объекты во Вселенной, удерживаемые собственной гравитацией.
В их состав могут входить сотни и даже тысячи отдельных галактик. Между ними находится чрезвычайно горячий разреженный газ, температура которого достигает десятков миллионов градусов. Однако основную массу подобных систем составляет вовсе не обычное вещество, а тёмная материя.
Именно она формирует своеобразный гравитационный каркас, вокруг которого постепенно собираются галактики и межгалактический газ.
По современным представлениям такие гигантские структуры формируются постепенно. Небольшие группы галактик сталкиваются друг с другом, объединяются и на протяжении миллиардов лет превращаются в огромные скопления.
Почему XLSSC 122 удивил исследователей
Скопление XLSSC 122 было обнаружено ещё в 2014 году благодаря рентгеновской обсерватории XMM-Newton. Тогда астрономы установили, что объект находится на расстоянии около 10,4 миллиарда световых лет.
Уже первые наблюдения показали необычную особенность.
Несмотря на столь ранний этап истории Вселенной, скопление выглядело значительно более развитым, чем ожидалось.
Теперь телескоп Джеймса Уэбба позволил рассмотреть его с беспрецедентной детализацией.
Новые снимки показали, что XLSSC 122 обладает плотным центральным ядром, хорошо сформированной структурой и настолько большой массой, что способно значительно искривлять пространство-время вокруг себя.
Самая далёкая мощная гравитационная линза
Одним из главных результатов исследования стало обнаружение сильного гравитационного линзирования.
Это явление возникает благодаря общей теории относительности.
Если между наблюдателем и далёкой галактикой располагается чрезвычайно массивный объект, его гравитация искривляет пространство-время. Свет от удалённых галактик начинает двигаться по искривлённым траекториям.
В результате изображения далёких объектов могут растягиваться, многократно усиливаться или превращаться в характерные световые дуги.
Именно такие дуги удалось обнаружить на изображениях JWST.
До появления нового телескопа подобные детали оставались незаметными даже на снимках космического телескопа «Хаббл».
Сегодня XLSSC 122 считается самым удалённым известным скоплением галактик, демонстрирующим столь выраженный эффект сильного гравитационного линзирования.
Почему это важно для науки
Гравитационное линзирование — не просто красивый эффект.
Оно позволяет измерять массу объектов независимо от того, из чего они состоят.
Поскольку тёмная материя не испускает и не отражает свет, обнаружить её напрямую невозможно.
Однако именно её гравитация определяет степень искривления пространства.
Анализируя форму световых дуг, исследователи смогли значительно точнее определить распределение массы внутри XLSSC 122.
Фактически учёные получили возможность составить карту распределения тёмной материи в одном из самых древних известных скоплений галактик.
Скопление продолжает расти
Несмотря на высокую степень зрелости, XLSSC 122 нельзя считать полностью сформировавшимся объектом.
Наблюдения в рентгеновском, радиодиапазоне и миллиметровом диапазоне показали, что внутри скопления продолжаются активные процессы слияния.
Отдельные группы галактик всё ещё объединяются друг с другом.
Дополнительным подтверждением этого стала структура так называемого внутрикластерного света.
Это чрезвычайно слабое свечение создают звёзды, которые уже не принадлежат отдельным галактикам. Они были «выброшены» в межгалактическое пространство во время многочисленных гравитационных взаимодействий.
В XLSSC 122 этот свет распределён неравномерно, что указывает на продолжающееся формирование скопления.
Почему открытие оказалось неожиданным
Согласно большинству современных космологических моделей, настолько крупные и хорошо организованные скопления должны были формироваться позднее.
Десять миллиардов лет назад многие подобные структуры ещё только начинали собираться из отдельных групп галактик.
Однако XLSSC 122 выглядит значительно более концентрированным и массивным, чем ожидалось.
При этом речь не идёт о нарушении фундаментальных законов физики.
Скорее, открытие показывает, что процессы роста крупнейших космических структур могли происходить быстрее или эффективнее, чем предполагали некоторые модели.
Подобные объекты становятся особенно ценными для проверки современных представлений об эволюции Вселенной.
Телескоп Джеймса Уэбба продолжает менять космологию
После запуска JWST астрономы регулярно обнаруживают в ранней Вселенной объекты, которые раньше считались крайне маловероятными.
Среди них уже встречались массивные галактики, развитые спиральные структуры, активно растущие сверхмассивные чёрные дыры и крупные протоскопления.
Теперь к этому списку добавилось необычайно зрелое скопление галактик.
Каждое подобное открытие помогает уточнять существующие модели формирования космических структур, а не отменяет их полностью.
Именно благодаря таким наблюдениям космология постепенно становится всё более точной наукой.
Что будет дальше
Исследователи планируют найти десятки аналогичных объектов на разных этапах эволюции Вселенной.
Если XLSSC 122 окажется редким исключением, существующие модели потребуют лишь незначительных уточнений.
Но если подобных зрелых скоплений обнаружится много, учёным придётся серьёзно пересмотреть скорость формирования крупнейших структур космоса.
Телескоп Джеймса Уэбба обладает достаточной чувствительностью, чтобы проводить подобные исследования ещё многие годы.
Каждое новое наблюдение позволяет заглянуть всё глубже в прошлое Вселенной и проследить, как из первых скоплений вещества постепенно возникли современные галактики, их объединения и гигантская космическая сеть, которую мы наблюдаем сегодня.
Открытие XLSSC 122 стало ещё одним свидетельством того, что ранняя Вселенная была гораздо более сложной и разнообразной, чем предполагалось ещё несколько лет назад. Вместо хаотичных молодых структур астрономы всё чаще находят объекты, которые по своей организации напоминают современные. Такие открытия не опровергают космологическую модель, но помогают уточнить механизмы формирования галактик, тёмной материи и крупнейших структур во Вселенной.
Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com
