Недавно космический телескоп «Хаббл» зафиксировал чрезвычайно редкое, почти идеальное кольцо гравитационно искаженного света, известное как «кольцо Эйнштейна», исходящее из галактики в ранней Вселенной. Светящийся ореол идеально сочетается с другой галактикой, делая его похожим на обручальное кольцо, усыпанное бриллиантами.
Кольца Эйнштейна возникают, когда свет от далёкой галактики огибает более близкую галактику или чёрную дыру, которая идеально выровнена между удалённым объектом и наблюдателем. Этот эффект изгиба, известный как гравитационное линзирование, вызван прохождением света через пространство-время, искривлённое огромной силой тяжести, создаваемой объектом переднего плана. Свет распространяется по прямой линии через искривлённое пространство-время, отчего кажется, будто он огибает объект на переднем плане.
Помимо искажения света, гравитационное линзирование увеличивает его, позволяя астрономам обнаруживать удалённые объекты, которые в противном случае были бы почти для нас невидимы. Этот эффект был впервые предсказан теорией относительности Альберта Эйнштейна (Albert Einstein), которая и дала космическим кругам их название.
На новой фотографии свет кольца Эйнштейна, получившего название HerS J020941.1+001557, исходит из галактики, расположенной примерно в 19,5 миллиардах световых лет от Земли. Он был линзирован галактикой на переднем плане под названием SDSS J020941.27+001558.4, находящейся на расстоянии около 2,7 миллиардов световых лет от нас и представляющей собой яркую точку в центре кольца. Третья нелинзирующая галактика, J020941.23+001600.7, идеально совпадает с ореолом света, делая её похожей на прикреплённый драгоценный камень.
HerS J020941 была впервые обнаружена в 2015 году в рамках гражданского научного проекта Space Warps, однако новое изображение «Хаббла» показывает её в гораздо более высоком разрешении.
Галактика, излучающая кольцо Эйнштейна, находится так далеко, что можно подумать, что её свет не должен быть виден нам; на расстоянии более 19 миллиардов световых лет свет кажется старше самой Вселенной, возраст которой, как полагают, составляет примерно 13,8 миллиардов лет. Однако из-за расширения Вселенной галактика от нас отодвинулась, в то время как её свет переместился к нам. Свет, который мы видим, впервые был испущен галактикой около 11,2 миллиарда лет назад. В результате свет имеет красный оттенок, поскольку он растянулся в результате космического расширения — явления, известного как красное смещение.
HerS J02094 — одно из старейших когда-либо обнаруженных колец Эйнштейна, но человечеству доводилось наблюдать и более отдалённые примеры. В прошлом году, например, космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) обнаружил кольцо Эйнштейна на расстоянии около 21 миллиарда световых лет от Земли.
Кольца Эйнштейна являются ключевой областью исследований астрофизиков, поскольку они могут помочь пролить свет на тёмную материю — невидимую материю неизвестного происхождения, которая составляет около 85% массы Вселенной. Измеряя размер светящихся ореолов, исследователи могут проанализировать массу галактик на переднем плане, что позволяет им рассчитать несоответствие между их предполагаемой массой (на основе количества звёзд, которые содержат галактики на переднем плане) и их фактической массой. Эта разница вызвана наличием тёмной материи.
В ближайшие годы JWST должен помочь астрономам найти больше колец Эйнштейна из ранней Вселенной, что поможет пролить ещё больше света на проблему тёмной материи.
