Z niespotykaną do tej pory szczegółowością Teleskop Webba sfotografował gromadę galaktyk El Gordo - co w języku hiszpańskim oznacza „Grubasa”. Widzimy ją tak, jak wyglądała 6,2 miliarda lat po Wielkim Wybuchu (z=0,87). El Gordo działa jak soczewka grawitacyjna zniekształcająca i skupiająca światło jeszcze bardziej odległych galaktyk tła (np. Haczyk, Chuda). Dodatkowe wzmocnienie światła > 4000 razy (widać obiekty słabsze o dodatkowe ponad 9 magnitudo) pozwoliło również dojrzeć kandydata na najbardziej odległego obecnie czerwonego nadolbrzyma.
Kosmiczny nastolatek – gromada galaktyk „El Gordo” („Grubas”)
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba sfotografował gromadę galaktyk znaną jako „El Gordo” – co w języku hiszpańskim oznacza „Grubasa”. Jest to obraz w bliskiej podczerwieni (barwy / filtry o długościach fali od λ=1,15 μm do 4,44 μm) z niespotykaną do tej pory wyrazistością zniekształconych galaktyk tła. Na pokazanym poniżej zdjęciu tego obszaru nieba sfotografowanym przez Teleskop Hubble’a w zakresie optycznym ledwo zarysowały się główne struktury.
Gromada galaktyk El Gordo składa się z kilkuset galaktyk z okresu, gdy Wszechświat liczył około 6,2 miliarda lat. Dlatego w porównaniu z aktualnym wiekiem Wszechświata można tego Grubasa uznać za swego rodzaju „kosmicznego nastolatka”. Jest to najbardziej masywna znana nam gromada galaktyk z tego okresu.
Na ilustracji: Zdjęcie gromady galaktyk El Gordo („Grubas”) zrobione przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a i opublikowane w 2014 roku. Tutaj barwie niebieskiej, zielonej i czerwonej odpowiadają filtry z zakresu optycznego odpowiednio o długościach fali λλ = 0,625 / 0,775 / 0,850 μm. Źródło: NASA, ESA
Kosmiczna lupa, czyli soczewkowanie grawitacyjne
Gromada galaktyk El Gordo działa jak naturalna, kosmiczna „lupa”, która wykorzystuje zjawisko soczewkowania grawitacyjnego. Potężna grawitacja zakrzywia oraz deformuje bieg promieni świetlnych od galaktyk tła znajdujących się dalej niż El Gordo - podobnie jak soczewka.
W szczególności odległa galaktyka może przyjąć kształt tzw. pierścienia Einsteina – co np. zaobserwował Teleskop Webba w obrazie galaktyki SPT0418-47.
Soczewkowanie grawitacyjne wzmacnia jasność i powiększa rozmiary galaktyk tła, umożliwiając obserwacje odległego Wszechświata. To niezwykłe okno obserwacyjne wykorzystuje grupa badawcza PEARLS (skrót z j.ang. Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science). Z tego powodu El Gordo została wybrana przez astronomów z tego zespołu („pearls” w j.ang. oznacza „perły”), jako obiekt do obserwacji przez Teleskop Webba. Astronomowie z grupy PEARLS opublikowali cztery artykuły na temat grupy galaktyk El Gordo, do których są podane odnośniki na końcu niniejszego materiału.
Na ilustracji: Zdjęcie w podczerwieni gromady galaktyk El Gordo („Grubas”) zawierającej setki galaktyk, które zostało zrobione przez Teleskop Webba. El Gordo działa jak soczewka grawitacyjna zniekształcająca i wzmacniająca światło odległych galaktyk tła. Najciekawsze z nich to zniekształcona do kreski galaktyka tła La Flaca („Chuda”) widoczna nieco na lewo od środka zdjęcia oraz El Anzuelo („Haczyk”) widoczna w pobliżu górnego prawego narożnika zdjęcia.
W dolnej wersji zdjęcia gromady galaktyk „Grubas” pokazano strzałki kierunków na niebie N/E (północ/wschód), skalę wielkości w latach świetlnych/parsekach oraz oznaczenia kolorów (niebieski – filtry o długościach fali λ=1,15 i 1,50 μm, zielony – filtry λ=2,00 i 2,77 μm, czerwony – filtry λ=3,56 i 4,44 μm). Źródło: NASA, ESA, CSA
Tajemnicza galaktyka „El Anzuelo” („Haczyk”)
Jednym z najbardziej frapujących obiektów na zdjęciu gromady galaktyk El Gordo jest jasny łuk o barwie czerwonej w górnym prawym rogu zdjęcia (warto pamiętać, że na tym zdjęciu w bliskiej podczerwieni kolory są wybrane arbitralnie, ponieważ ludzie oko nie widzi w tym zakresie widma - szczegóły na wersji zdjęcia z legendą). Ten łuk został nazwany „El Anzuelo”, czyli po hiszpańsku „Haczyk” przez jednego ze studentów współpracujących z zespołem PEARLS.
El Anzuleo jest galaktyką, z której światło podróżowało do nas około 10,6 miliarda lat (z=2,3). Wyraźny kolor czerwony jest kombinacją poczerwienienia wywołanego przez pył w samej galaktyce oraz kosmologicznego przesunięcia ku czerwieni wynikającego z ekstremalnej odległości do tego obiektu (warto zwrócić uwagę, że jest to umowna „czerwień”, która dotyczy długofalowego zakresu, ale z bliskiej podczerwieni λ ~ 1 - 5 μm).
Astronomowie z zespołu PEARLS poprawili zniekształcenia obrazu galaktyki tła El Anzuelo i z tego „haczyka” uzyskali obraz galaktyki z dyskiem o średnicy zaledwie 26 tysięcy l.św, czyli tylko 1/4 rozmiarów naszej Drogi Mlecznej. Zbadano również historię procesów gwiazdotwórczych i okazało się, że następuje gwałtowne wygaszanie procesów gwiazdotwórczych w obszarach centralnych galaktyki El Anzuelo, które to zjawisko astronomowie nazywają w języku angielskim jednym słowem „quenching” („wygaszanie”).
Więcej informacji na temat galaktyki El Anzuelo można znaleźć w drugiej publikacji naukowej grupy badawczej PEARLS z listy podanej na końcu niniejszego materiału.
Cudeńko cienkie jak ołówek, czyli galaktyka „La Flaca” („Chuda”)
Innym niezwykłym obiektem na zdjęciu gromady galaktyk El Gordo jest linia - cienka niczym ołówek i jedna z najdłuższych jakie znamy (widoczna nieco na lewo od środka zdjęcia). Znajduje się pomiędzy dwoma głównym zagęszczeniami masy w El Gordo. Jest to kolejna galaktyka tła zniekształcona przez soczewkowanie grawitacyjne El Gordo, którą nazwano „La Flaca” – co w języku hiszpańskim oznacza „Chudą” (galaktykę, dziewczynę, itp.). Światło od tej galaktyki podróżowało do nas około 11 miliardów lat (z=2,8).
Niedaleko galaktyki La Flaca znajduje się inna galaktyka, która jest również zniekształcona przez soczewkowanie grawitacyjne. Astronomowie znaleźli w niej pojedynczą gwiazdę – czerwonego olbrzyma, któremu nadali przydomek Quyllur – co w języku indian keczua oznacza po prostu gwiazdę.
Wcześniej Teleskop Hubble’a odkrywał gwiazdy w odległościach kosmologicznych takie jak np. Earendel (z=6,2), Godzilla (z=2,37), czy Ikar (z=1,49), ale wszystkie one były niebieskimi nadolbrzymami. Quyllur jest pierwszym czerwonym nadolbrzymem odkrytym w odległości większej niż miliard l.św. od nas.
Astronomowie uważają, że takie gwiazdy o dużych przesunięciach ku czerwieni „z” będą odkrywane w większej liczbie dzięki wykorzystaniu niezwykłej czułości Teleskopu Webba oraz filtrów w zakresie podczerwonym.
Więcej informacji na temat galaktyki El Anzuelo i czerwonego nadolbrzyma Quyllur można znaleźć w trzeciej publikacji naukowej grupy badawczej PEARLS z listy podanej na końcu niniejszego materiału.
Gromady galaktyk oraz ekstremalnie rozmyte galaktyki
Inne obiekty na zdjęciu gromady galaktyk El Gordo może nie są tak znaczące, jednak są interesujące naukowo. Na przykład astronomowie z grupy badawczej PEARLS zidentyfikowali pięć galaktyk z wielokrotnym zjawiskiem soczewkowania grawitacyjnego, które wydają się być gromadą galaktyk jeszcze w fazie powstawania około 12,1 miliarda lat temu. Znaleziono również 17 kandydatek na galaktyki, które mogą być częścią ww. odległej gromady galaktyk. Możliwe więc, że jesteśmy świadkami formowania się nowej gromady galaktyk zaledwie nieco ponad miliard lat po Wielkim Wybuchu.
Na omawianym zdjęciu zostały również uchwycone słabe i rozmazane galaktyki, które nazywa się skrajnie rozproszonymi galaktykami, czyli UDF (skrót z j.ang. ultra-diffuse galaxy). Zgodnie z ich nazwą, te galaktyki są rozproszone przez gromadę galaktyk El Gordo w dużym obszarze przestrzeni. Są to najbardziej odległe znane nam obecnie skrajnie rozproszone galaktyki, od których światło podróżowało około 7,2 miliarda lat zanim je zaobserwowaliśmy.
Astronomowie sprawdzili, czy właściwości tych galaktyk różnią się od skrajnie rozproszonych galaktyk w naszym, lokalnym Wszechświecie. Okazało się, że są one bardziej niebieskie, młodsze, bardziej rozciągłe oraz bardziej równomiernie rozmieszczone w gromadzie El Gordo. To sugeruje, iż członkostwo w gromadzie galaktyk przez ostatnie 6 milardów lat miało istotny wpływ na te galaktyki.
Więcej informacji na temat rodzącej się gromady galaktyk sprzed około 12,1 miliardów lat oraz skrajnie rozproszonych galaktyk przez gromadę El Gordo można znaleźć w czwartej publikacji naukowej grupy badawczej PEARLS z listy podanej na końcu niniejszego materiału.
Źródło: NASA, ESA, CSA
Opracowanie: Ryszard Biernikowicz
Więcej informacji:
Publikacje naukowa:
1. (the Astrophysical Journal) The JWST PEARLS View of the El Gordo Galaxy Cluster and of the Structure It Magnifies
2. (arXiv → docelowo the Astrophysical Journal) Are JWST/NIRCam color gradients in the lensed z=2.3 dusty star-forming galaxy El Anzuelo due to central dust attenuation or inside-out galaxy growth?
3. (Astronomy & Astrophysics) JWST’s PEARLS: A new lens model for ACT-CL J0102−4915, “El Gordo,” and the first red supergiant star at cosmological distances discovered by JWST
4. (arXiv→ docelowo the Astrophysical Journal) PEARLS: Low Stellar Density Galaxies in the El Gordo Cluster Observed with JWST
James Webb Space Telescope Reveals the Enigmatic 'El Gordo' Galaxy Cluster
Webb Spotlights Gravitational Arcs in ‘El Gordo’ Galaxy Cluster
Źródło: NASA, ESA, CSA
Na ilustracji: Urzekające zdjęcie w bliskiej podczerwieni gromady galaktyk El Gordo („Grubas”) sfotografowane przez Teleskop Webba, na którym widać setki galaktyk o niespotykanej wyrazistości. Działając jako soczewka grawitacyjna, El Gordo zakrzywia i wzmacnia światło odległych galaktyk tła, i w ten sposób pokazuje te cudeńka niebieskie, które nie były widziane nigdy wcześniej z tak unikalną szczegółowością. Najważniejsze z nich to soczewkowane galaktyki tła takie, jak La Flaca („Chuda”) oraz El Anzuelo („Haczyk”). Odpowiednio w panelach A i B widać powiększone wersje zdjęć tych zniekształconych optycznie galaktyk. Źródło: NASA, ESA, CSA
