Od začátku vědecké fáze mise Vesmírného dalekohledu Jamese Webba uplynulo již dvacet jedna měsíců. Za tu dobu si tento přístroj vybudoval pevnou pozici mezi nejdůležitějšími astronomickými observatořemi současnosti, nejen kosmickými, ale obecně mezi všemi teleskopy co na světě existují. Za oněch 21 měsíců jsme se již dočkali skvělé vědy, prvních náznaků potenciálních velkých objevů, a také, což je pro veřejnost asi to nejdůležitější, krásných snímků všech možných skupin objektů, mimo jiné i mnoha galaxií a právě o galaxiích se dnes budeme bavit nejvíce.

Galaxie a gravitační čočky

První Webbovo hluboké pole.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

V podstatě na všech snímcích hvězdných polí a vzdálených galaxií, které JWST pořídil, je vidět jeden důležitý astronomický efekt. Pozorní čtenáři mých článků jistě tuší, že zde hovořím o gravitačním čočkování. Jedná se o jev, při němž bližší objekt v popředí tzv. čočkuje vzdálenější těleso v pozadí. Název není náhodný, princip je skutečně podobný čočce optické. Bližší objekt skutečně funguje jako čočka, která zesiluje a ohýbá světlo z galaxie (či jiného objektu) ležícího dále.

Důležité je si uvědomit, že tento efekt funguje dobře pouze v případě, kdy ony dva objekty, čočkující a čočkovaný, leží téměř přesně za sebou, tedy alespoň z našeho pohledu. Leckdy stačí i jen malá odchylka a efekt se zásadně sníží nebo zmizí úplně. Pokud ovšem, výsledná podívaná skutečně stojí za pozornost. Gravitační čočky byly pozorované například už na slavné první fotografii Webbova dalekohledu, kterou představoval veřejnosti americký prezident Biden. Tam je člověk ovšem musel trochu hledat mezi jasnými hvězdami naší galaxie a cizími jasnými galaxiemi v popředí.

Názorný obrázek ukazuje princip gravitačního čočkování. Masivní kupa galaxií ležící mezi Zemí a vzdálenou galaxií ohýbá a zjasňuje světlo vzdálené galaxie či kvasaru.
Zdroj: https://www.roe.ac.uk/

Při podrobnějším pohledu si jich ale lze povšimnout jako dosti slabých do oblouku zahnutých útvarů, což jsou ve skutečnosti často pouze obrazy jednoho a toho samého objektu. Gravitační čočky totiž velmi často vytvářejí několikanásobné obrazy stejného objektu. V případě, že je však vzájemná pozice čočky a čočkovaného tělesa pro nás příznivější, můžeme zahlédnout pravidelné obrazy, jako například Einsteinův kříž, tedy soubor čtyř obrazů téhož objektu uspořádaných do kříže, nebo dokonce Einsteinův prstenec.

U něj je pozice obou těles tak dokonale zarovnaná, že to vytváří obraz, kdy je čočka ve středu, zatímco se kolem ní do tvaru jakéhosi pomyslného mezikruží uspořádá vzdálenější čočkovaný objekt. Einsteinův prstenec může být nekompletní, kdy část prstence chybí, ale může být též plný, kdy je čočkovaný objekt rozložen kolem čočky zcela, bez jakýchkoli mezer. Jeden takový dokonalý Einsteinův prstenec jsme si ukazovali v nedávném článku, nedávno astronomové zachytili další podobný objekt.

Nové pozorování

Vzdálený pohled na Einsteinův prstenec SPT-S J041839-4751.8.
Zdroj: https://blogger.googleusercontent.com/

Webbův dalekohled zachytil v podstatě zcela dokonalý Einsteinův prstenec, který není výjimečný jen svým tvarem, ale i parametry. Vzdálenější čočkovaný objekt od nás totiž leží 12 miliard světelných let daleko. Přesný název objektu zní SPT-S J041839-4751.8. Fascinující je, že nebýt gravitační čočky a Einsteinova prstence, nemohli bychom vůbec tuto galaxii pozorovat, tak slabá a vzdálená je. Einsteinovy prstence tedy nemají jen význam estetický, ale i fyzikální. Přitom jich ve vesmíru nepozorujeme zase tak velké množství. Čočka,  čočkovaný objekt a pozorovatel (v tomto případě JWST) se totiž musí, z našeho pohledu, seřadit téměř dokonale. Jakákoli menší nedokonalost v seřazení vede k tomu, že prstenec buď není úplný, nebo v horším případě, že zmizí docela.

Einsteinovy prstence nejsou s ohledem na nutnost poměrně přesného nastavení úplně obvyklé, na druhou stranu nejsou ale zase zcela výjimečné. Některé vyfotografovala už dřívější generace kosmických teleskopů, jako je zejména Hubbleův vesmírný dalekohled. A pokud jde o tento konkrétní útvar SPT-S J041839-4751.8, ten sice poprvé spatřil až Webb, ale pozoroval jej již několikrát. Poprvé jej sledoval přístroj NIRCam v blízkém infračerveném záření, který také prstenec viděl, ale poněkud rozmazaně. Kvalitnější snímky stejného objektu pořídil o něco později přístroj MIRI pracující ve střední infračervené oblasti.

Závěr

Gravitační čočky patří dnes už do běžného repertoáru astronomů po celém světě. Einsteinovy prstence už také vídáme poměrně často. Je tak docela možné, že se tu v budoucnu znovu sejdeme nad nějakým dalším podobným snímkem. Téměř jistě se zde ale sejdeme u speciálního delšího článku věnovaného gravitačním čočkám. Tento fenomén jsme už zmiňovali tolikrát, že si článek ze série fyzikální výzkum v kosmonautice zcela jistě zaslouží.

Použité a doporučené zdroje

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

Zdroje obrázků

• https://assets.iflscience.com/assets/articleNo/70883/aImg/70970/ring-m.jpg
• https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/main_image_deep_field_smacs0723-5mb.jpg
• https://www.roe.ac.uk/~heymans/website_images/Gravitational-lensing-galaxyApril12_2010-1024×768.jpg
• https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhD95qnW_Zx1er5aSCuIF_TndjYeEFOCAjrzXQ-zGN-h6RywJmCu6xlSL8eNDCOLkNwE2qyBFrAQu5B_sXafvLP5R_DSAemEoPXtiELaTzLQugAhh2ZXI2txQDMfI2Zv81Edm-47-TmTm60C3uPCCWqS3vRQooQMc7Z-nr29zMCdyVuJ5VDPxRe1J9e/s999/9uekdlnilfj91.jpeg