Представьте пространство-время как эластичную ткань. Когда массивный объект, такая как галактика, лежит на этой ткани, он искривляет пространство вокруг себя. Свет от более далёкой галактики, проходя через эту искривлённую область, изгибает свой путь. При идеальном выравнивании свет фоновой галактики искажается, превращаясь в дуги или кольца. Этот эффект может создавать сияющее кольцо света, называемое кольцом Эйнштейна — в честь Альберта Эйнштейна, который предсказал это явление более 100 лет назад. Однако частичные дуги и кольца встречаются чаще.
Гравитационное линзирование позволяет астрономам видеть дальше и чётче, чем когда-либо прежде. Эти линзы усиливают и увеличивают свет от чрезвычайно далёких галактик, которые в противном случае были бы невидимы. Они также позволяют учёным измерить массу галактик, включая загадочную тёмную материю, которую невозможно увидеть напрямую.
Эти впечатляющие новые изображения галактик в глубоком поле получены в рамках проекта COSMOS-Web — одной из крупнейших наблюдательных программ, реализованных на JWST. Учёные потратили 255 часов, нацеливая телескоп на более чем 42 000 галактик, и обнаружили более 400 возможных примеров колец Эйнштейна. Представленные здесь восемь — одни из самых впечатляющих.
Вероятно, особенно выделяется второе изображение в верхнем ряду. На нём показана галактика COSJ100024+015334, идеальное кольцо которой раскрывает её облик в эпоху, когда Вселенной был всего миллиард лет — ничтожная доля от её нынешнего estimated возраста (свыше 13 миллиардов лет).
Некоторые из этих галактик уже наблюдались ранее с помощью космического телескопа «Хаббл», но более острое инфракрасное зрение JWST раскрыло детали, которые до сих пор были полностью скрыты. Другие являются совершенно новыми открытиями, включая галактики, покрасневшие из-за пыли и огромного расстояния.
Редкие совпадения, создающие кольца Эйнштейна, позволяют астрономам изучать строительные блоки галактик, звёздные скопления и взрывающиеся звёзды. Эти окна в далёкое прошлое раскрывают то, как формировались галактики и как тёмная материя формировала космос в свои ранние годы.
Что ждёт в будущем? Каждое новое кольцо Эйнштейна — это не просто красивое изображение, а уникальная лаборатория для проверки фундаментальных теорий. Анализируя искажения света, учёные смогут с беспрецедентной точностью составлять карты распределения тёмной материи в линзирующих галактиках, что является ключом к пониманию её истинной природы. Кроме того, эти «космические увеличительные стекла» могут вывести нас на новый рубеж — возможность изучения экзопланет в далёких галактиках, что раньше считалось практически невозможным. Ожидается, что в ходе дальнейших обзоров неба JWST обнаружит тысячи новых гравитационных линз, что откроет золотую эру для космологии и астрофизики.
