Webb – Einsteinův prstenec

Vesmírný dalekohled Jamese Webba má velmi širokou paletu cílů. Od výzkumu těles Sluneční soustavy, přes exoplanety až po hvězdy. Jedním z pilířů činnosti tohoto předního teleskopu je ale také výzkum galaxií. A to opět všech možných tvarů i vzdáleností, od trpasličích objektů v sousedství Mléčné dráhy, jako jsou ona slavná Magellanova mračna, po extrémně vzdálené galaxie z počátku existence vesmíru, jako je třeba GLASS-z12, dosud nejvzdálenější potvrzená galaxie. My se dnes podíváme na jedno pozorování galaxie, která je od nás velmi daleko, přece jen však ne tak daleko jako ony rekordní objekty. A když mluvím o jedné galaxii, za chvíli též zjistíme, že jde vlastně o galaxie dvě.

Původ nového měření

Námi dnes probíraný objekt byl pozorován v rámci projektu COSMOS-Web. Slovo COSMOS zde vzniklo jako složenina slovního spojení Cosmic Evolution Survey, sám název proto už napovídá, že hlavním cílem programu je studium vývoje kosmických objektů. Jedná se o velký projekt, který měl přiděleno množství hodin pozorovacího času v prvním roce činnosti Webbova dalekohledu. Vedoucím projektu je americká astrofyzička Jeyhan Kartaltepe z Rochesterského technologického institutu ve státě New York. Mimochodem, stejná žena vedla také velký projekt Hubbleova teleskopu s názvem CANDELS a patří též k nejužšímu vedení programu CEERS, o němž jsme na našem webu již několikrát hovořili.

Ale zpět k COSMOS-Web. Do něj jsou dále zapojeni astrofyzikové z mnoha států – Itálie, Japonska, Švýcarska, Dánska, Německa, Francie, Velké Británie a Izraele. A pochopitelně velká skupina vědců z USA, kteří náleží k mnoha institucím z nichž největší podíl mají Kalifornský technologický institut, Texaská univerzita v Austinu a různé pobočky Kalifornské univerzity. Cílem tohoto obsáhlého projektu je napozorovat až milion vzdálených galaxií, které by nám měly prozradit leccos nového o tom, jak se galaxie v čase vyvíjejí.

Objekt zájmu

V rámci tohoto průzkumu objevili astronomové velmi zajímavý objekt, který získal označení JWST-ER1. Již na první pohled je však jasné, že se ve skutečnosti jedná o dvojici galaxií. Tvar viditelný na obrázku totiž není žádná obyčejná náhoda, ale vliv působení gravitační čočky. Pro připomenutí, gravitační čočka funguje podobně jako čočka optická. U optické čočky nám dochází k rozptylování nebo spojování světla na čočce. U gravitační čočky objekt ležící v popředí deformuje a zesiluje obraz objektu ležícího na pozadí. Gravitační čočky dělíme na silné, slabé a mikročočky. Poslední dva typy pro nás teď nejsou důležité, zaměřme se jen na čočky silné.

V případě silného čočkování je objektem v popředí obvykle galaxie nebo kupa galaxií, čočkovaným objektem v pozadí pak bývá nejčastěji nějaká vzdálenější galaxie. Nejinak je tomu i v tomto případě. Zde navíc máme mimořádné štěstí. Gravitační čočky totiž většinou takto krásné tvary nemají. Jenže nyní máme štěstí, oba objekty totiž z našeho pohledu leží v takřka perfektní přímce. Výsledkem je takovýto krásný obraz, kdy bližší čočkující objekt leží ve středu, zatímco obraz vzdálenější se nám takto deformuje do téměř dokonalého prstence. Tomuto jevu se říká Einsteinvů prstenec, podle autora obecné relativity. Ve vesmíru známe jen málo takto dokonalých Einsteinových prstenců.

Dvě složky objektu

Objev umožnil přístroj NIRCam pracující v blízkém infračerveném záření. Ten dovolil spatřit krásný Einsteinův prstenec skládající se z galaxií nazvaných JWST-ER1g a JWST-ER1r. JWST-ER1g je čočkující objekt ve středu. Jedná se o poměrně masivní a kompaktní galaxii s poloměrem asi 21 000 světelných let a hmotností cca 650 miliard hmot Slunce. Jedná se o klidnou galaxii, v níž se téměř přestaly tvořit hvězdy (rychlost jejich tvorby se odhaduje na čtyři hmotnosti Slunce za rok) a jako taková je patrně předchůdcem dnešních obřích eliptických galaxií.

Ale předkem hodně vzdáleným. Vykazuje totiž rudý posuv 1,94. Uznávám, že ve srovnání s rudými posuvy, které létají vzduchem u projektů JADES, GLASS nebo CEERS, kde mnohdy hovoříme o hodnotách 10, 12 nebo dokonce ještě vyšších se rudý posuv (tedy prodloužení vlnové délky na straně přijímače – jednoduše to, o kolik se vlnová délka od doby vyzáření do doby než jsme ji zachytili, prodloužila) 1,94 nemusí zdát příliš vysoký. Ale zdání v tomto případě klame. Rudý posuv 1,94 totiž znamená, že tato galaxie existovala ve vesmíru starém asi 3,9 miliardy let a její vzdálenost od nás je tudíž něco kolem 9,9 miliard světelných let.

Prstenec tvoří galaxie JWST-ER1r. Ta má rudý posuv asi 2,98 (zjištěn však méně přesnou fotometrickou metodou, takže se hodnota ještě může změnit), což značí vzdálenost přes 12 miliard světelných let. Vlevo a vpravo od středu si můžete všimnout v prstenci dvou zřetelných načervenalých oblastí, jejich původ není zatím zcela uspokojivě vysvětlen. Co však vidíme jasně je téměř dokonalý tvar Einsteinova prstence a také to, že v této galaxii nebyly identifikovány žádné hvězdotvorné oblasti, slapové ohony, či jiné výrazné nepravidelnosti.

Závěr

Toto (relativně) nové pozorování patří mezi dosud nejzajímavější úlovky Webbova teleskopu, pokud jde o skupinu galaxií ve středních vzdálenostech, ať už to znamená cokoliv, zkrátka mezi galaxiemi nepatřícími ani mezi ty velmi blízké, ani mezi ty extrémně vzdálené. Měření JWST-ER1 by nám navíc mohlo pomoci lépe pochopit proces vývoje galaxií. V návrhu už jsou i další pozorování tohoto zvláštního objektu. Ta by měla prozkoumat detailněji struktury, které zde vidíme a pomoci objasnit, zda je centrální galaxie opravdu předchůdce jednoho z obřích jádrových členů kupy galaxií, jak to pozorujeme třeba ve známých blízkých kupách Panny nebo Vlasů Bereniky.

Použité a doporučené zdroje

• ESA Webb: https://esawebb.org/
• NASA Web: https://webb.nasa.gov/
• Webb Telescope: https://webbtelescope.org/

Zdroje obrázků

• https://www.ipac.caltech.edu/system/activities/logos/94/small/COSMOSWeb_logo.png?1689642532
• https://img1.wsimg.com/isteam/ip/2dbad6ac-6913-40ba-932c-7a7e8d90160e/getphotoid.jpg/:/cr=t:0%25,l:12.5%25,w:75%25,h:100%25/rs=w:600,h:800,cg:true
• https://scx2.b-cdn.net/gfx/news/2023/jwst-discovers-massive.jpg
• https://assets.iflscience.com/assets/articleNo/70883/aImg/70970/ring-m.jpg
• https://www.researchgate.net/publication/374845206/figure/fig1/AS:11431281219170840@1705981944311/A-complete-Einstein-ring-identified-in-JWST-images-a-Colour-image-of-JWST-ER1-created.png