Протоскопление Паутина, одно из самых масштабных скоплений галактик, представляет собой картину, которую астрономы видят в том виде, в котором оно существовало более 10 миллиардов лет назад. Этот удивительный объект, изобилующий космическими структурами, возник в ранней Вселенной, когда ее возраст составлял около трех миллиардов лет. Несмотря на то, что Паутина считается достаточно хорошо исследованным скоплением, недавние исследования сразу двух групп ученых выявили в нем более 40 новых галактик.
Благодаря своему необычному расположению и взаимодействию на начальных этапах формирования протогалактики, астрономам удалось получить больше информации о процессах создания массивных скоплений галактик в ранней Вселенной. Более того, обнаружили даже его «зародыш» — один из крупнейших квазаров той эпохи.
Несмотря на многочисленные вопросы, Паутина по праву считается уникальной площадкой для изучения взаимодействия и эволюции галактик в условиях высокой плотности, предоставляя перспективные возможности для дальнейших исследований в области астрофизики и космологии.
Для детального изучения этого «окна» в прошлое Вселенной международная группа ученых во главе с астрономом Ритма Шимакавой из Университета Васэда (Япония) осуществила наблюдения протоскопления. Они использовали узкополосную съемку в линии излучения Paβ (Пашен-бета) и камеру NIRCam, установленную на борту орбитальной обсерватории «Джеймс Уэбб».
Отметим, спектральная линия Paβ считается показателем звездообразования в галактиках и менее подвержена поглощению межзвездной пылью по сравнению с более привычной спектральной линией водород-альфа (Hα). Последняя наблюдается в спектрах эмиссионных туманностей и используется для исследования свойств таких явлений в атмосфере Солнца, как протуберанцы.
В результате проведенных исследований ученые выявили 57 источников, характеризующихся избыточным излучением в линии Paβ. Среди них 41 объект соответствовал требованиям для включения в состав скопления, а 24 галактики были зафиксированы впервые. Результаты научной работы, представленной в журнале The Astrophysical Journal, существенно расширяют нынешнее понимание состава протоскполения и демонстрируют эффективность использования линии Paβ для обнаружения далеких галактик с активным звездообразованием.
В рамках другого исследования, руководимое астрономом Хосе Мануэлем Перес-Мартинесом из Университета Тохоку (Япония), ученые объединили данные наблюдений NIRCam в линии Paβ с результатами наземных наблюдений в линии Hα, полученными с использованием телескопа Subaru.
Используемый метод обеспечил возможность исследования межзвездного поглощения – явления, связанного с поглощением и рассеянием электромагнитного излучения веществом, присутствующим в межзвездной среде, – а также скорости звездообразования в 43 галактиках, объединенных в структуру Паутина.
Результаты исследования, тоже опубликованного в The Astrophysical Journal, показали, что большинство галактик имеют соотношение Paβ/Hα: это соответствует стандартным условиям в областях звездообразования. Значит, уровень пыли в большинстве наблюдаемых объектов сопоставим с ее уровнем в галактиках аналогичной массы, расположенных вне кластера.
Тот факт, что количество пыли в галактиках не связано с их расположением в Паутине, указывает на то, что формирование пыли в них мало подвержено влиянию внешних факторов.
«По мнению ученых, полученные данные указывают на то, что формирование пыли в галактиках, входящих в протоскопление Паутина, происходит преимущественно в результате стандартных процессов звездообразования, а не под влиянием плотной среды, характерной для скоплений галактик, что ранее предполагалось.
Изучение недавно найденных галактик в древнем протоскоплении, а также выяснение влияния межзвездной пыли на звездообразование, дает возможность создать более детальное представление о формировании и развитии крупных образований в ранней Вселенной.
По словам астрономов, последующие исследования Паутины и других протоскоплений с помощью космического телескопа «Джеймс Уэбб» дадут возможность обнаружить больше галактик в ранней Вселенной и глубже понять формирование «современных» скоплений галактик.
«Ученые отметили, что человечество стоит перед перспективой совершения новых открытий, способных коренным образом изменить наше понимание процессов, определяющих структуру Вселенной. Космический телескоп «Джеймс Уэбб» дает уникальную возможность исследовать самые ранние этапы развития космоса.