На новой инфракрасной фотографии, полученной с помощью космического телескопа "Джеймс Уэбб" (JWST), привлекает внимание внушительное скопление галактик Abell S1063. Расположенное в созвездии Журавля на расстоянии 4,5 миллиарда световых лет от Земли, оно представляет собой типичный пример массивной гравитационной линзы. Подобные скопления, за счёт своей массы, искривляют пространство-время, что заставляет свет удалённых галактик изгибаться, создавая эффект линзирования, предсказанный Эйнштейном в рамках общей теории относительности.
Именно этот эффект позволяет использовать такие скопления как естественные увеличительные линзы. Свет от фоновых объектов, пролетая мимо Abell S1063, фокусируется и усиливается, открывая астрономам доступ к тем галактикам, которые в ином случае были бы слишком тусклыми для наблюдений. Этот метод давно применяется в наблюдательной космологии, в том числе в рамках проекта Frontier Fields, реализованного с помощью телескопа "Хаббл".
Однако "Уэбб", в отличие от "Хаббла", работает преимущественно в ближнем и среднем инфракрасном диапазоне. Это критически важно для наблюдений объектов, находящихся на больших космологических расстояниях. Из-за расширения Вселенной длины волн излучения от далеких источников растягиваются, смещаясь в инфракрасную область спектра, возникает эффект космологического красного смещение. Телескоп "Уэбб", спроектированный именно для работы в этом диапазоне, способен регистрировать свет, исходивший от галактик, существовавших всего через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва.
Новое изображение, составленное из девяти отдельных экспозиций камерой NIRCam (Камера ближнего инфракрасного диапазона), представляет собой результат почти 120 часов наблюдений. Это позволило выявить десятки искажённых дуг вокруг Abell S1063, которые на самом деле являются далёкими галактиками. Некоторые из них находятся на расстояниях, соответствующих эпохе, известной как "Космический рассвет" (эпоха реионизации).
Эпоха реионизации — ключевой этап в истории Вселенной. Он начался после так называемых "тёмных веков", то есть периода, когда звёзд ещё не существовало, а Вселенная была заполнена холодным и нейтральным водородом. Объекты, обнаруженные на таких изображениях, являются одними из первых галактик и звёздных скоплений, которые начали реионизацию межгалактического газа, постепенно делая Вселенную прозрачной для света.
Исследования были проведены в рамках программы GLIMPSE, возглавляемой учёными Хакамом Атеком и Джастином Чизхолмом. Целью программы является сбор спектрофотометрических и фотометрических данных от объектов на красных смещениях порядка z~9–12, то есть от галактик, возраст которых составляет менее 500 миллионов лет от начала космологического времени.
Таким образом, телескоп "Джеймс Уэбб" не просто фиксирует красивые изображения глубокого космоса, но и выполняет фундаментальную задачу — реконструирует хронологию формирования первых структур во Вселенной. Такие наблюдения становятся возможны лишь при сочетании трёх факторов: высокой чувствительности инфракрасной оптики, длительной экспозиции и удачного выбора естественной гравитационной линзы. Скопление Abell S1063 в этом отношении представляет собой один из наиболее удобных объектов для продолжения подобных исследований.
В обозримом будущем, по мере накопления подобных исследований и улучшения моделей линзирования, можно ожидать важных открытий в понимании ранней Вселенной, включая уточнение сроков формирования первых галактик и механизмов их эволюции.