Гравитационное линзирование происходит, когда массивная галактика оказывается на линии зрения наблюдателя на Земле, а яркий объект находится дальше. Свет обходит это препятствие, что позволяет нам заглянуть в молодость Вселенной. Однако для этого недостаточно бинокля, необходим космический телескоп «Джеймс Уэбб».
Регулярно Европейское космическое агентство (ESA) делится фотографиями, на которых запечатлены поразительные виды космоса, сделанные в ходе значимых миссий. Среди этих снимков представлены изображения, показывающие возможности космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) в области сверхвысокого разрешения и высокой чувствительности. В этом месяце ESA демонстрирует восемь удивительных снимков гравитационно-линзированных галактик, полученных «Уэббом» в рамках Общего обзора 1-го цикла (GO). Анализ этих изображений позволяет глубже понять раннюю Вселенную и процессы эволюции галактик со временем.
Гравитационные линзы были впервые предсказаны общей теорией относительности Эйнштейна. Согласно этой теории, гравитация возникает из-за деформации пространства-времени массивными объектами. Когда галактики и скопления галактик выстраиваются на одной линии с более удаленными объектами относительно земного наблюдателя, эффект линзирования может привести к искажению и усилению света от этих далеких источников. Это позволяет астрономам исследовать объекты, которые в противном случае было бы крайне сложно наблюдать и обнаружить. В зависимости от расположения свет от удаленных объектов может формировать различные фигуры, такие как дуга, круг (так называемое «кольцо Эйнштейна») или несколько изображений одного источника (так называемый «крест Эйнштейна»).
Восемь линзированных галактик, продемонстрированных на данном снимке, были выявлены в рамках программы COSMOS-Web — 255-часовой широкоугольной программы, которая объединяет данные с камеры ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) и прибора среднего инфракрасного диапазона (MIRI) телескопа «Джеймс Уэбб». Эта программа, известная как JWST Cosmic Origins Survey, была направлена на изучение галактик, существовавших в «эпоху реионизации» (примерно через 200 миллионов — 1 миллиард лет после Большого взрыва), когда первые звезды и галактики повторно ионизировали нейтральный водород, заполнявший Вселенную, в результате чего она стала «прозрачной» (доступной для современных инструментов).
Опираясь на эти наблюдения, исследователи провели обзор COSMOS-Web Lens Survey (COWLS) в поисках гравитационных линз. В ходе этого исследования было визуально проанализировано более 42 000 объектов, из которых 400 были выбраны как потенциальные кандидаты на роль гравитационных линз. Восемь галактик, показанных на «Картинке месяца», вызвали особенно сильное впечатление у исследователей, так как они охватывают широкий временной диапазон космической истории между линзирующими и линзируемыми галактиками. Галактики на переднем плане сформировались через 2,7–8,9 миллиарда лет после Большого взрыва, в то время как галактики на заднем плане существовали, когда Вселенная была значительно моложе.