Астрономы из Массачусетского Технологического Института (MIT) использовали массивное скопление галактик в качестве рентгеновской «увеличительной линзы» и сумели разглядеть галактику позади скопления. Свет от неё шёл до нас почти 9,4 миллиарда лет. Мы видим её такой, какой она была, когда Вселенной было примерно 4,4 миллиарда лет — треть нынешнего возраста. Взглянув в прошлое, учёные обнаружили карликовую галактику на самых первых стадиях звездообразования.
Скопления галактик — самые массивные гравитационно связанные структуры во Вселенной, в них могут насчитываться тысячи галактик. Их гравитационное притяжение такое сильное, что заметно искажает ткань пространства-времени.
Учёные воспользовались свойством, которое называется гравитационным линзированием. Если оценить массу скопления, то удастся выяснить, как сильно и на какой угол скопление отклоняет свет, идущий от объектов позади него. Например, на свет от яркого объекта — квазара, сверхновой или галактики — гравитационное поле скопления повлияет так, что свет, который прошёл бы мимо скопления, будет его огибать. В итоге к наблюдателю свет придёт под изменённым углом и в виде зеркальных изображений элементов, которые впоследствии астрономы объединят в одно «увеличенное» изображение.
До сих пор этот эффект астрономы применяли для наблюдений только в видимом свете, в рентгеновском диапазоне галактическое линзирование было использовано впервые. Сами скопления галактик испускают большое количество рентгеновских лучей, поэтому астрономы считали, что излучение от источника позади будет невозможно вычленить из общего потока.
Исследователи проверили эту идею с помощью наблюдений, которые провели в обсерватории Chandra с одним из самых мощных в мире космических рентгеновских телескопов. В течение месяца они непрерывно наблюдали галактическое скопление Феникса. Свет от него идёт до Земли 5,7 миллиардов лет, и оно в квадриллион раз массивнее Солнца (квадриллион — единица с пятнадцатью нулями). Используя данные Chandra и изображения, которые были получены космическим телескопом Hubble и телескопом Magellan в Чили, учёные разработали модель, с помощью которой точно измерили собственное рентгеновское излучение скопления и вычли его из данных.
Это позволило астрономам увидеть карликовую галактику (в 10 000 раз меньше Млечного Пути), которая была скрыта за скоплением. Учёные получили её изображение, увеличенное в 60 раз. Обнаруженная галактика похожа на самые первые галактики во Вселенной. Астрономам удалось различить две области с большой разницей их состояний — одна из них производит намного больше рентгеновского излучения, чем вторая.
Рентгеновское излучение возникает во время экстремальных и быстрых событий, поэтому астрономы предположили, что в активной области недавно сформировались сверхмассивные звёзды, а более спокойная область является более старой и содержит зрелые звёзды. Первые звёзды — очень горячие, сверхмассивные и недолговечные по космическим масштабам времени, они испускают высокоэнергичное рентгеновское излучение, которое и увидели астрономы.
Раньше при помощи обсерватории Chandra можно было наблюдать лишь несколько объектов на таком расстоянии. Но, благодаря эффекту гравитационного линзирования, астрономы обнаружили новую галактику меньше, чем за 10% времени наблюдения.
Теперь астрономы убедились, что свойство гравитационного линзирования работает и для рентгеновских лучей. В будущих исследованиях с помощью этой техники астрономы обнаружат больше молодых галактик и смогут датировать разные области Вселенной, например, по возрасту звёзд. Стадия активного звёздообразования — этап, с которого начиналась история каждой галактики, но в современной Вселенной астрономы видят их. Теперь они смогут «вернуться в прошлое», найти галактики на ранней стадии их жизни и начать изучать, как там происходит звёздообразование.
Источник: news.mit.edu
Перевод: Black Sahara