Космический телескоп имени Джеймса Уэбба, являющийся одним из самых передовых инструментов, разработанных для исследования Вселенной, недавно сделал удивительное открытие. Подтверждено существование ранее предполагаемого космического феномена – «зигзага Эйнштейна». Это открытие потенциально может внести ясность во многие вопросы космологии и способствовать решению некоторых из самых масштабных загадок Вселенной.
Что такое зигзаг Эйнштейна?
Зигзаг Эйнштейна — необычное гравитационное явление, которое недавние наблюдения космического телескопа Джеймса Уэбба подтвердили. Оно связано с общей теорией относительности Эйнштейна, утверждающей, что свет, исходящий от далёких объектов, может отклоняться под воздействием массивных тел. Такие объекты, как галактики, искривляют пространство-время, что приводит к отклонению света. Это явление также известно как гравитационное линзирование, поскольку оно формирует несколько изображений или кольца вокруг объекта, вызывающего искажение.
Зигзаг Эйнштейна представляет собой более усложненную форму гравитационного линзирования. В отличие от обычных случаев, когда свет огибает один массивный объект, зигзаг возникает, если квазар – чрезвычайно яркое галактическое ядро, питаемое сверхмассивной черной дырой – проходит через две различные области искривленного пространства-времени, созданные двумя массивными объектами. В результате этого процесса формируются несколько изображений одного и того же объекта, а также наблюдается временной и пространственный сдвиг, демонстрирующий, что свет движется по нескольким, несколько отличающимся путям вокруг двух линз.
Вместо простого копирования изображения квазара, как это делается при использовании стандартных линз, свет проходит сложный, зигзагообразный путь. Он взаимодействует с двумя массивными объектами, искривляющими пространство-время на различных расстояниях. Это позволяет получить более детальное и сдвинутое изображение, предоставляющее новую информацию для ученых, изучающих темную материю и темную энергию – таинственные компоненты, определяющие структуру Вселенной.
Обнаружение: квазар и шесть световых точек
В 2018 году группа астрономов зафиксировала квартет идентичных световых точек, расположенных на расстоянии нескольких миллиардов световых лет от нашей планеты. Оказалось, что это были изображения квазара J1721+8842, многократно воспроизведенные из-за гравитационного линзирования. Первоначально исследователи полагали, что эти четыре изображения принадлежат одному квазару.
В 2022 году новые наблюдения показали наличие двух дополнительных источников света и слабое красноватое кольцо, окружающее квазар. Это необычное явление побудило ученых к выдвижению новой гипотезы: шесть изображений могли быть получены от двух бинарных квазаров, а не от одного. В этом случае на помощь пришел телескоп «Джеймс Уэбб». Благодаря его усовершенствованным технологиям исследователи получили более детальные и точные данные, чем когда-либо. После повторного анализа шести точек света, команда установила, что все они исходят от одного квазара. Более слабые изображения оказались результатом отклонения света, проходящего вокруг двух массивных объектов, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга.
Почему это открытие так важно?
Гравитационные линзы, подобные этой, представляют собой незаменимый инструмент для астрономов и космологов. Анализируя искажение света, вызванное массивными объектами, ученые могут получить больше информации об их массе, а также о таинственных явлениях, таких как темная материя и темная энергия, оказывающих влияние на расширение Вселенной.
Несмотря на значительные успехи, современная космология сталкивается с фундаментальной загадкой, известной как хаббловское напряжение – это несоответствие между скоростью расширения Вселенной, которую можно наблюдать вблизи нас, и значениями, определяемыми по измерениям, полученным от удалённых звёздных объектов. Предполагается, что открытие «зигзага Эйнштейна» способно пролить свет на эту проблему. Благодаря точному измерению искажения света и последующему анализу данных, ученые стремятся более детально изучить постоянную Хаббла и темную энергию – ключевые компоненты, объясняющие механизм расширения Вселенной.
Это открытие лишь начало пути. Анализ данных, полученных с помощью телескопа JWST, представляет собой сложную задачу, и для получения точных результатов потребуется значительное время. Однако изучение так называемого «зигзага Эйнштейна» открывает перспективные направления для изучения динамики Вселенной в глобальном масштабе.