Ученые воспользовались галактическим кластером как гигантским увеличительным стеклом

Астрономы из Массачусетского технологического института использовали массивное скопление галактик как линзу и смогли увидеть карликовую галактику на самых первых высокоэнергетических стадиях звездообразования. Статья об этом опубликована в издании Nature Astronomy.

Обычно галактические кластеры помогают увеличить объекты, изучаемые в видимом диапазоне излучения. Американские астрономы впервые сумели использовать скопление галактик для исследования удаленного объекта в рентгеновском диапазоне длин волн. Благодаря этому удалось обнаружить совсем юную (по меркам Вселенной) галактику. И совсем крохотную — она в 10 тысяч раз меньше Млечного Пути.

«Эта галактика похожа на самые первые галактики, которые сформировались во Вселенной, <…> подобных которым раньше никто никогда не наблюдал в рентгеновских лучах», — говорит один из авторов исследования Мэтью Бэйлисс. По словам ученого, обнаружение этого объекта доказывает, что галактические кластеры можно использовать как «рентгеновскую лупу» и выявлять с их помощью высокоэнергетические феномены в ранней Вселенной. «Используя эту технику, мы могли бы в будущем увеличивать далекие галактики и датировать возраст их различных регионов», — дополняет Бэйлисс.

Метод, которым воспользовались ученые, известен как гравитационное линзирование. Его идея состоит в том, что если хотя бы примерно известна масса крупного, по космическим меркам, объекта, то можно оценить и гравитационное воздействие этого объекта на какое-либо излучение. Так, если небольшая галактика находится позади галактического кластера, то свет от нее будет определенным образом этот кластер огибать. Как объясняют ученые, для условного наблюдателя с другой стороны от кластера (например, для астрофизиков на Земле) этот свет появится «в виде зеркальных изображений одного и того же объекта, которые в итоге можно объединить в одно».

Эффект гравитационного линзирования. Более крупный объект искривляет световые лучи, идущие от меньшего объекта к наблюдателю. / © ESA Science & Technology

Гравитационное линзирование ранее никогда не проводили в рентгеновском диапазоне, потому что скопления галактик сами очень интенсивно излучают на этих длинах волн, «забивая» все фоновые источники излучения. Однако астрономы смогли отсеять «фон» гравитационной линзы, в качестве которой был выбран кластер Феникс. Его размер — около 7,3 миллиона световых лет в ширину, что делает Феникс самым массивным из наблюдаемых скоплений.

Собрав данные наблюдений за Фениксом, проведенные при помощи телескопа «Чандра» в течение месяца, а также снимки кластера, сделанные телескопом «Хаббл» и Магеллановыми телескопами в Чили, команда ученых разработала модель для характеристики оптических эффектов кластера. Это позволило исследователям точно измерить рентгеновское излучение самого кластера и вычесть его из данных. Оставшиеся паттерны рентгеновских лучей позволили обнаружить карликовую галактику. Зафиксированные учеными лучи показывают состояние галактики 9,4 миллиарда лет назад: именно тогда она испустила это излучение .

Поскольку рентгеновские лучи обычно генерируются всплесками, исследователи полагают, что зафиксированный ими сигнал исходит из той части карликовой галактики, в которой совсем недавно образовались сверхмассивные звезды. «Мы поймали эту галактику на очень интересной стадии, когда в ней есть действительно молодые звезды, — говорит Мэтью Бэйлисс. — Рядом с нами подобных галактик немного. И теперь мы можем вернуться в прошлое, заглянуть в далекую вселенную, найти галактики в этой ранней фазе их жизни и начать изучать особенности формирования звезд».