За даними спостережень космічного телескопа Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope, JWST) NASA астрономи під керівництвом дослідників з Каліфорнійського університету в Ріверсайді (University of California, Riverside — UCR) створили найдокладнішу мапу космічної «павутини» з коли-небудь створених, простеживши мережу галактик аж до того часу, коли вік Всесвіту становив один мільярд років.
Що розкриває космічна «павутина»
Космічна «павутина» чи мережа — це величезний, скелетоподібний каркас Всесвіту — мережа переплетених ниток і шарів темної матерії й газу, що оточують величезні, майже порожні райони (їх в астрономії називають войдами: від англ. void, порожнеча — Ред.). Вона утворює основну архітектуру космосу, пов’язуючи галактики та скупчення в єдину, складну та далекосяжну структуру.
У дослідженні, результати якого опубліковані в The Astrophysical Journal, використано найбільший натепер огляд, котрий виконує JWST, — COSMOS-Web — щоб простежити, як галактики формують мережу протягом 13,7 мільярдів років космічної історії.
Назва статті — «Large-Scale Structure in COSMOS-Web: Tracing Galaxy Evolution in the Cosmic Web up to z ∼ 7 with the Largest JWST Survey» («Великомасштабна структура в COSMOS-Web: відстеження еволюції галактик у космічній мережі до z ~ 7 за допомогою найбільшого огляду JWST»).
Як COSMOS-Web працює з мапою
З моменту запуску в 2021 році, JWST змінив астрономію завдяки своїй надзвичайній чутливості та чіткості зображень, які він отримує. Його інфрачервоні інструменти фіксують слабкі, далекі галактики, які були невидимими для попередніх обсерваторій. Це дає змогу науковцям бачити далі в часі, ніж будь-коли раніше, та крізь космічний пил.
Щоб використати цю потужність, міжнародна група науковців розробила COSMOS-Web, найбільшу програму General Observer (GO), обрану для JWST. Програма GO — це основний спосіб, за допомогою якого астрономи отримують доступ до телескопа, щоб виконувати свої дослідження. Огляд COSMOS-Web був розроблений для картографування космічної мережі — для цього телескоп оглядає ділянку неба площею приблизно з три повні Місяці.
Зображення ділянки неба, площа якої становить 2 % від площі повного Місяця, отримане за допомогою камери ближнього інфрачервоного діапазону «Вебба» (Near-Infrared Camera, NIRCam) з використанням восьми фільтрів, а також за допомогою вдосконаленої камери для оглядів (Advanced Camera for Surveys, ACS) та ширококутної камери 3 (WFC3) телескопа «Габбл» з використанням трьох фільтрів, які разом охоплюють діапазон довжин хвиль від 0,25 до 5 мікрон. Це зображення показує частину повного поля PEARLS, яке буде приблизно вчетверо більшим. Тисячі галактик на величезному діапазоні відстані та часу видно у вишуканих подробицях, багато з яких вперше. Світло від найдальших галактик подолало майже 13,5 мільярдів років, щоб досягти нас. Оскільки це зображення є поєднанням кількох експозицій, деякі зорі мають додаткові дифракційні сплески. Це зображення у показаних кольорах створено за допомогою фільтрів «Габбла» F275W (фіолетовий), F435W (синій) та F606W (синій); і фільтри «Вебба» F090W (блакитний), F115W (зелений), F150W (зелений), F200W (зелений), F277W (жовтий), F356W (жовтий), F410M (помаранчевий) та F444W (червоний). Авторські права на зображення: NASA, ESA, CSA, A. Pagan (STScI) та R. Jansen (ASU). Фото з сайту https://phys.org.
«JWST повністю змінив наше уявлення про Всесвіт, і COSMOS-Web розроблено з самого початку, щоб дати нам широкий, глибокий погляд, потрібний для спостереження за космічною мережею», — сказав Хоссейн Хатамнія (Hossein Hatamnia), аспірант UCR та обсерваторій Карнеґі, перший автор дослідження.
«Вперше ми можемо вивчати еволюцію галактик у скупченнях та ниткоподібних структурах протягом космічного часу, від того моменту, коли Всесвіту було мільярд років, до найближчого Всесвіту».
Найближчий Всесвіт — це наше космічне сусідство в межах приблизно 1 мільярда світлових років. Світловий рік — відстань, яку світло проходить за один земний рік (приблизно 9,46 трильйона кілометрів, 9.46 ´ 1012 км — Ред.). Таку одиницю вимірювання довжини використовують для вимірювання величезних відстаней у космосі.
Чіткіші зображення, ніж від «Габбла»
Бахрам Мобашер (Bahram Mobasher), професор фізики й астрономії в UCR та радник Хатамнії, пояснив, що великомасштабна структура, виявлена за допомогою даних космічної мережі JWST, набагато інформативніша, ніж попередні мапи цієї ж ділянки неба, отримані за допомогою Космічного телескопа імені Габбла. Пряме порівняння, за його словами, показує, наскільки попереднє покоління даних згладжувало структури.
«Стрибок у глибині та роздільній здатності справді значний, і тепер ми можемо побачити космічну мережу в той час, коли Всесвіту було лише кілька сотень мільйонів років, епоху, яка була, по суті, недосяжною до JWST», — сказав Мобашер. «Те, що раніше мало вигляд єдиної структури, тепер розпадається на окремі складові, й деталі, які раніше були згладжені, тепер чітко видно».
Хатамнія пояснив, що покращення стало можливим завдяки двом сильним сторонам JWST, які працюють разом.
«Телескоп виявляє набагато більше слабких галактик у тій самій ділянці неба, і відстані до цих галактик науковці вимірюють набагато точніше», — сказав він. «Тому, кожну галактику можна розмістити у правильному зрізі космічного часу, що підвищує роздільну здатність мапи».
Ділимось космічною «павутиною» з усіма
Дотримуючись давньої традиції відкритої науки COSMOS, наукова група оприлюднила великомасштабні структурні мапи для вільного доступу.
«План спостережень, дані яких використовували для створення мапи, каталог 164 000 галактик та їх розподілу в просторі, а також відео, що показує еволюцію космічної мережі протягом мільярдів років, були оприлюднені», — сказав Мобашер.
У дослідженні Мобашера та Хатамнії брали участь науковці з США, Данії, Чилі, Франції, Фінляндії, Швейцарії, Японії, Китаю, Німеччини та Італії.
За інф. з сайту https://phys.org
