Ogromna gromada galaktyk SDSS J1226+2152 w gwiazdozbiorze Warkocz Bereniki działa, jak silna soczewka grawitacyjna, która zakrzywia wokół niej bieg promieni świetlnych odległych galaktyk.
Gromady galaktyk zawierają tysiące galaktyk w różnym wieku, kształcie i rozmiarach. Typowa masa gromady galaktyk wynosi około milion miliardów mas Słońca.
Kiedyś uważano, że gromady galaktyk są największymi strukturami we Wszechświecie. Tak było do lat 80-tych XX wieku, gdy odkryto supergromady galaktyk, zawierające kilkadziesiąt gromad i grup galaktyk rozciągających się w przestrzeni na setki milionów lat świetlnych.
Jednakże gromady galaktyk mają istotną własność, która nie występuje w supergromadach – są spajane w jedną całość przez siły grawitacji. Są to więc największe struktury we Wszechświecie trwale związane siłami grawitacji.
Ogólna Teoria Grawitacji Einsteina przewiduje, że masywne obiekty zniekształcają strukturę czasoprzestrzeni. Gdy światło przemieszcza się w pobliżu obiektu takiego jak np. gromada galaktyk, jego kierunek nieznacznie zmienia się. Jest to tzw. efekt soczewkowania grawitacyjnego, które jest rzadko obserwowany i tylko przez najlepsze teleskopy.
W szczególności gromada galaktyk SDSS J1226+2152 (z=0,436) zniekształca obrazy odległych galaktyk tła w świetlne smugi i plamy. Jedną z najbardziej spektakularnych galaktyk tła soczewkowanych przez tą gromadę jest SGAS J12265.3+215220 (z=2,923). Na zdjęciu jest to najbardziej wewnętrzna, soczewkowana galaktyka - trochę do góry w prawo od centralnej galaktyki. Znajduje się ekstremalnie daleko poza gromadą galaktyk na pierwszym planie, ponieważ patrzymy, jak ta galaktyka wyglądała około 2 miliardy lat po Wielkim Wybuchu.
Astronomowie są szczególnie zainteresowani użyciem Teleskopu Webba w ramach projektu JWST-TEMPLATES, gdzie ostatnie słowo jest akronimem z j.ang. „Targeting Extremely Magnified Panchromatic Lensed Arcs and their Extended Star formation” oznaczający badanie procesów gwiazdotwórczych w odległych galaktykach z wykorzystaniem soczewkowania grawitacyjnego.
Soczewki grawitacyjne, podobnie jak ich optyczne odpowiedniki, mogą zarówno powiększyć jak i zniekształcić obraz odległych galaktyk. Umożliwia to bardziej szczegółowe obserwacje galaktyk, które w innych okolicznościach byłyby zbyt odległe, aby je wyraźnie rozdzielić.
W przypadku galaktyki SGAS J122651.3+215220 połączenie soczewkowania grawitacyjnego i niezwykłych możliwości obserwacyjnych Teleskopu Webba pozwoliło astronomom określić gdzie i jak szybko powstają gwiazdy oraz dały wgląd w środowisko sprzyjające formowaniu się gwiazd w soczewkowanych galaktykach.
Na tym spektakularnym widoku soczewkowania grawitacyjnego, cała menażeria spiralnych i eliptycznych galaktyk o wszystkich możliwych kształtach i rozmiarach otacza gromadę galaktyk. Czułe na podczerwień instrumenty obserwacyjne w Teleskopie Webba udowodniły niezwykłe możliwości rozpoznawania odległych galaktyk na tle ciemnej przestrzeni.
Żaden z drobnych punkcików widocznych na zdjęciu nie jest gwiazdą – każdy z nich jest galaktyką!
Różnorodność kolorów małych, słabiutkich galaktyk daje nam wskazówkę na co patrzymy. Wiele z bardziej bladych, białych galaktyk sięga okresu intensywnego powstawania gwiazd 2-3 miliardy po Wielkim Wybuchu zwanego kosmicznym południem. Kilka drobnych galaktyk o barwie pomarańczowej i czerwonej najprawdopodobniej pochodzi z jeszcze wcześniejszego okresu istnienia Wszechświata.
Na ilustracji: Obraz galaktyki SDSS J1226+2152 sfotografowanej przez Teleskop Hubble’a w zakresie optycznym (średnie długości fali barw: 0,606μm i 0,814μm). Ten obraz jest powiększony i zniekształcony przez gromadę galaktyk znajdującą się przed tą galaktyką. Jest to jedna z czterech odległych galaktyk o silnej aktywności gwiazdotwórczej obserwowanych w ramach projektu JWST-TEMPLATES. Astronomowie wybrali tą galaktykę, jako przykład nie zawierającej dużo pyłu. Źródło: NASA, ESA, STScI, Harald Ebeling (UH Manoa)
Opracowanie: Ryszard Biernikowicz
Więcej informacji:
• (publikacja naukowa) → HST-Based Lens Model of SDSS J1226+2152, in Preparation for JWST-ERS TEMPLATES
• James Webb Telescope Discovers Cosmic Symphony in Gravitational Lensing
• Where Are New Stars Born? NASA's Webb Telescope Will Investigate
Źródło: NASA, ESA, CSA
Na ilustracji: Gromada galaktyk SDSS J1226+2152 sfotografowana w podczerwieni przez Teleskop Webba. Większość galaktyk na zdjęciu ma kształt owalny i gładki. Kilka galaktyk posiada ramiona spiralne nachylone pod różnymi kątami. Największa galaktyka znajduje się w samym centrum zdjęcia i jest otoczona przez kilka obrazów galaktyk tła rozciągniętych i wygiętych w długie łuki przez soczewkowanie grawitacyjne. Tło jest czarne i zawiera wiele drobnych galaktyk, ale żadnej gwiazdy! Źródło: ESA/Webb, NASA & CSA, J. Rigby and the JWST TEMPLATES team
