Телескоп «Джеймс Вебб» обнаружил «скрытую на виду» гравитационную дугу

Кандидат на роль гравитационной дуги нашли в архивных снимках скопления галактик MACS J0308.9+2645. Объект может находиться в 9 млрд световых лет от Земли

Астроном Хомер Давила Гутьеррес (Homer Davila Gutierrez) обнаружил ранее не описанный кандидат на роль гравитационной дуги в наблюдениях космического телескопа «Джеймс Вебб» (JSWT). Объект получил обозначение A1 и находится на снимках массивного скопления галактик MACS J0308.9+2645.

Гравитационная дуга возникает, когда свет отдалённой галактики проходит рядом с гораздо более массивным объектом. Гравитация скопления галактик искажает пространство-время и искривляет путь света, из-за чего далёкий объект выглядит вытянутым и увеличенным. Это проявление гравитационного линзирования, предсказанного общей теорией относительности Альберта Эйнштейна.

A1 выглядит как вытянутая структура длиной около 5,1 угловой секунды и с соотношением длины к ширине примерно 6,5. Объект расположен примерно в 51 угловой секунде от рентгеновского центра скопления и ориентирован по касательной к нему — так, как ожидается от гравитационно линзированной галактики.

Кандидата нашли после анализа 54 доступных полей наблюдений камеры ближнего инфракрасного диапазона NIRCam телескопа JSWT. Всего Гутьеррес проверил 1591 потенциальный источник. Первоначальная фотометрическая оценка указывала на красное смещение около z = 4,4, что соответствовало бы галактике, существовавшей в первые примерно 1,5 млрд лет истории Вселенной.

Позднее анализ показал, что эта оценка могла быть искажена: наблюдения в опорном каталоге были главным образом сосредоточены на точечных источниках, а A1 имеет протяжённую форму. Дополнительные методы обработки и архивные снимки телескопа «Хаббл» дали скорректированное красное смещение около z = 1,4 с вероятным диапазоном от 1,2 до 1,7. Это означает, что галактика может быть значительно ближе, чем предполагалось первоначально.

Сравнение A1 с моделями гравитационного поля скопления также указывает на расположение объекта рядом с областью, где линзирование особенно сильно растягивает изображение далёкой галактики. При этом дополнительных видимых копий объекта не обнаружили. Если бы красное смещение составляло z = 4,4, то модели предсказывали бы появление ещё одного линзированного изображения.

Автор работы считает наиболее вероятным объяснением одиночную гравитационно линзированную галактику с красным смещением около z = 1,4. При этом статистическая значимость вогнутой кривизны дуги остаётся ограниченной и зависит от выбранного метода анализа.