Редкая древность: Космическая линза в зеркале телескопа
Напомним, что, согласно Общей теории относительности, гравитация тела искажает структуру пространства-времени и, как следствие, искривляет (для стороннего наблюдателя) прямолинейное движение излучения. Достаточно массивное небесное тело или группа тел — скажем, крупная черная дыра, галактика или скопление темной материи — могут служить своего рода линзой, из-за которой свет, прошедший через нее, искривляется, словно под действием гравитационной линзы.
Астрономы наблюдают подобные гравитационные линзы во множестве, нередко используя их свойства для новых исследований — например, так же, как используются обычные линзы, для «увеличения» расположенных за ними объектов.
Очередную такую линзу заметил недавно и орбитальный телескоп Hubble — искривленной световой аркой выглядит излучение, прошедшее через скопление галактик IDCS J1426.5+3508, расположенное примерно в 10 млрд световых лет от нас. Получается, что источник его еще дальше — и еще древнее (напомним, что возраст Вселенной оценивается всего в 13,7 млрд лет). Проблема в том, что так, вроде бы, быть не должно: в столь далекие времена, по нашим представлениям, не должно было иметься галактик достаточной яркости. Однако анализ показал, что это именно галактика, молодая, активно формирующая звезды (точнее, такой она была 10−13 млрд лет назад).
К тому же, чем дальше в прошлое мы отправимся, тем менее массивными будут скопления галактик: по идее, даже скопление, создающее эту линзу, должно быть большой редкостью. И действительно, скопление галактик IDCS J1426.5+3508 — самое массивное из относящихся к той далекой эпохе, по крайней мере, из тех, что известны нам. Вес его достигает 500 трлн солнечных масс, что в 5−10 раз больше других скоплений того времени. Из-за большого удаления излучение его звезд сильно смещено в красную область спектра.
Получается, что мы наблюдаем «редкость вдвойне»: и в смысле источника излучения, и в смысле самой гравитационной линзы. Необычна и сама форма длинной вытянутой арки, которую приняло излучение, пройдя через нее.
Ученые предлагают два возможных объяснения этому облику. Во-первых, далекое и древнее скопление галактик, в отличие от своих более современных аналогов, имеет более плотный центр, который, соответственно, сильнее искажает траекторию движения света. Однако предварительные расчеты показали, что в такой ситуации даже дополнительной массы центра может быть недостаточным для столь сильного влияния.
Вторая версия состоит в том, что характер микроскопических флуктуаций в ткани пространства-времени, появившиеся вскоре после Большого взрыва — не совсем тот, что предсказывают теоретические модели, и допускал появление куда более массивных галактик и скоплений, чем мы пока что ожидали.
По пресс-релизу NASA