Хаббл помог восстановить изображение линзированной галактики

При помощи орбитального телескопа «Хаббл» была исследована и проанализирована недавно обнаруженная галактика за счет уникальных свойств гравитационных линз, а также телескоп помог восстановить ее искаженное изображение.

Увеличить

Данные исследования позволяют проанализировать физические характеристики галактик и процесса звездообразования в ранней Вселенной(приблизительно, 9-10 млрд. лет назад).

Команда ученых под управлением Джейн Ригби из Космического центра полетов Годдарда НАСА воспользовалась орбитальным телескопом Хаббл для исследования эффекта гравитационного линзирования – практически 90-градусная дуга в скоплении галактик RCS2 032727-132623. Комбинация огромной разрешающей способности телескопа Хаббл и эффекта гравитационного линзирования  дала возможность ученым исследовать детали эту галактику, которую до этого исследовать было невозможно.

Эффект гравитационного линзирования формируется в том случае, когда на линии зрения перед исследуемым объектом располагается объект с достаточно большой массой(звезда, черная дыра, галактика или даже галактический кластер). Свет от исследуемых объектов при прохождении через эту гравитационную область искривляется, также может возникать эффект множественного изображения одного космического объекта(пример – крест Эйнштейна).

Присутствие гравитационных линз позволяет изучить процесс эволюции галактик 9-10 миллиардов лет назад.  Галактики, которые по космическим меркам находятся не очень далеко и которые можно наблюдать обычным методом, практически все уже абсолютно сформированы, и процесс звездообразование в таких галактиках уже завершился. Из этого можно сделать вывод, что интенсивный процесс звездообразования можно изучать лишь по достаточно удаленным галактикам. Однако эти космические объекты нынешние телескопы не могут наблюдать из-за того, что эти телескопы крайне слабые и имеют крайне малый угловой обзор.

В 2010 году команда астрономов заявила про обнаружение очень яркого линзированного источника RCSGA 032727-132609, представляющего собой комбинацию гигантской протяженной дуги в 38 секунд и контрдуги немного меньшего размера. Данная дуга являет собой искаженное изображение очень далекой галактики, красное смещении которой равно 1.7 (примерно 10 миллиардов световых лет от Земли), под воздействием гравитационного линзирования галактическим кластером RCS2 032727-132623, который размещен между Землей и далекой галактикой и имеет красное смещение 0.564. Согласно подсчетам, светимость данной галактики оказалась в 3 раза больше, чем у тех линзированных галактик, которые исследовались до этого.

Исследования велись в 9 полосах – u, B, g, r, I, z, J, H и K, в период с 2005 по 2009 гг. на 5 разных телескопах: телескоп Southern Astrophysical Research (SOAR), Very Large Telescope(VLT) в Чили, участвовала также  камера MegaCam camera на Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT), Magellan I Baade Telescope и телескоп Apache Point Observatory (APO) в Новой Мексике. На рисунке 2. представлено комбинированное изображение источника RCSGA 032727-132609 со всех 9-ти полос.

На рисунке 3 находится изображение, сделанное космическим телескопом Хаббл. Очень отчетливо видно , что качество изображения стало намного лучше – разрешение было увеличено в отношении с наземными наблюдениями приблизительно в 5 раз (с 0.5 секунды дуги до 0.1). На этом изображении можно отчетливо разобрать детали и все изображения галактики, которые сформировались вследствие эффекта гравитационного линзирования.

Цель ученых заключалась в том, чтобы из этих искаженных гравитационной линзой изображений восстановить настоящее представление галактики. За счет наблюдений на наземных телескопах определенно решить поставленную задачу не получилось. Высокое разрешение космического телескопа Хаббл дало возможность составить отличную модель гравитационной линзы и отчасти восстановить изображение галактики (рисунок 4).

Ученые определили, что усиление, создаваемое гравитационной линзой, составляет примерно 28(25 в большой дуге и 3 – в контризображении). Были обнаружены зоны звездообразования, которые были гораздо ярче подобных зон в нашей Галактике. При помощи анализа спектра излучение особо ярких участков (где усиление максимальное и равно 42) получилось заглянуть в 100-парсековую область далекой галактики. В будущем астрономы за счет проведения спектральных исследований планируют провести анализ данных областей звездообразования более тщательно, чтобы лучшей мере осознать принцип формирования галактик на больших красных смещениях.