JWST виявив надто зріле скупчення галактик у молодому Всесвіті

20 серпня 2026 р. 19:45

20 серпня 2026 р. 19:45

Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) зафіксував у ранньому Всесвіті незвично зріле скупчення галактик XLSSC 122, яке вже понад 10 мільярдів років тому було дуже масивним і щільно стиснутим у центрі. Такі властивості важко пояснити стандартними моделями формування скупчень галактик, повідомляє SciTechDaily .

Команда науковців з IPAC — наукового та дата-центру з астрофізики й планетології при Каліфорнійському технологічному інституті — описала XLSSC 122 у трьох нових роботах. Вони показали, що це найвіддаленіший відомий приклад сильного гравітаційного лінзування скупченням галактик.

Найвіддаленіше скупчення з сильним лінзуванням

XLSSC 122 розташоване на відстані близько 10,4 мільярда світлових років , у епоху, коли більшість скупчень лише починали формуватися. Попри це, за структурою воно нагадує добре організовані скупчення в сучасному Всесвіті.

Завдяки надзвичайній чутливості JWST виявилося, що XLSSC 122 випадково вирівняне з однією або кількома ще віддаленішими галактиками. Потужна гравітація скупчення викривляє їхнє світло, створюючи рідкісний ефект сильного гравітаційного лінзування — помітні дуги світла навколо центру скупчення. Це дало змогу дуже точно виміряти масу XLSSC 122.

Саме завдяки цим дугам XLSSC 122 встановило рекорд як найдальше відоме скупчення , що демонструє сильне лінзування, і стало цінним інструментом для перевірки космологічних моделей.

Скупчення з «космічного полудня»

Спостереження JWST дали найдетальнішу на сьогодні картину розподілу маси всередині раннього скупчення галактик з епохи так званого « космічного полудня » — приблизно 10 мільярдів років тому. У цей період Всесвіт досяг піку утворення зір, коли вони народжувалися у десятки разів швидше, ніж сьогодні.

XLSSC 122 виявилося ще дивнішим, ніж очікували. Його маса надзвичайно щільно зосереджена в центральній частині. Знайти настільки компактну структуру так рано в історії Всесвіту важко узгодити зі стандартними космологічними моделями, які передбачають повільніше нарощування масивних скупчень.

Після виявлення сильного лінзування команда під керівництвом Кайла Фіннера (Kyle Finner) опублікувала ще дві роботи, очолювані Закарі Скофілдом (Zachary Scofield) та Хьонджіном Джу (Hyungjin Joo) з Університету Йонсей. Разом ці дослідження роблять XLSSC 122 ключовим прикладом формування скупчень у період космічного полудня.

Темна матерія та «бачення в темряві»

XLSSC 122 вперше виявили ще 2014 року в рентгенівському огляді космосу за допомогою апарата XMM-Newton. Дані телескопа Габбл (Hubble) згодом підтвердили його відстань і несподівано «дорослу» структуру. Однак чітких ознак сильного лінзування на знімках Hubble не було — дуги світла навколо центру скупчення побачив уже JWST.

Видима речовина в XLSSC 122 — зорі та розігрітий газ — дає лише невелику частину ефекту лінзування. Основний внесок забезпечує темна матерія — невидима субстанція, що має гравітацію, але не випромінює світло. За сучасними оцінками, темної матерії у Всесвіті приблизно в п’ять разів більше, ніж звичайної.

Темна матерія визначає, як галактики утримуються разом і як формуються великомасштабні структури — групи, скупчення та гігантські нитки галактик. Вимірювання її розподілу в XLSSC 122 дає важливий тест для космологічних моделей, які описують еволюцію Всесвіту від Великого вибуху 13,8 мільярда років тому.

Сильне гравітаційне лінзування дозволяє безпосередньо оцінити масу темної матерії, не спостерігаючи її напряму, і є чутливим інструментом для перевірки теорій.

Слабке лінзування та злиття скупчення

У другій роботі команда дослідила тонший ефект — слабке гравітаційне лінзування . На відміну від сильного, воно не створює яскравих дуг, а лише злегка спотворює форми далеких галактик. Такі зміни можна виявити лише статистично, аналізуючи велику кількість об’єктів.

Сильне лінзування дало змогу виміряти масу в центральній частині XLSSC 122, тоді як слабке — простежити розподіл маси на більших відстанях, включно з зовнішніми галактиками та навколишнім середовищем скупчення. У поєднанні з рентгенівськими та радіоспостереженнями це показало, що XLSSC 122 усе ще перебуває в процесі злиття , коли окремі галактики продовжують стікатися до спільного центру.

Результати другого дослідження підтвердили висновок про дуже велику та компактну центральну масу скупчення.

Найраніший слід міжгалактичного світла

У третій роботі команда використала JWST, щоб простежити так зване внутрішньоскупчення світло (intracluster light) — слабке сяйво зір, які вже не належать окремим галактикам, а вільно дрейфують між ними всередині скупчення.

Це найраніше відоме виявлення такого світла. Його просторовий розподіл свідчить, що XLSSC 122 перебуває у стані злиття: зорі викидаються з галактик під час зіткнень і ще не встигли осісти в гравітаційному центрі скупчення.

Команда також з’ясувала, що форма внутрішньоскупчення світла в центрі дуже добре збігається з розподілом темної матерії, визначеним за сильним лінзуванням. Якщо подібний збіг виявлять і в інших скупченнях, особливо ранніх, астрономи зможуть використовувати це світло як додатковий індикатор прихованої темної матерії.

Що далі шукає JWST

Тепер дослідники прагнуть знайти й вивчити більше подібних, надзвичайно далеких скупчень галактик. Сам JWST не призначений для масового пошуку таких рідкісних об’єктів, адже спостерігає вузькі, цільові ділянки неба.

Тому астрономи покладаються на широкі огляди в рентгенівському діапазоні, як той, що відкрив XLSSC 122, а також на радіоспостереження та ефект Зельдовича–Сюняєва, коли в реліктовому випромінюванні з’являються «дірки» через розсіяння світла гарячими частинками в скупченнях.

Якщо вдасться знайти більше об’єктів, подібних до XLSSC 122, з незвично щільною темною матерією та «передчасною» зрілістю, космологам, можливо, доведеться переглянути важливі елементи сучасних моделей еволюції Всесвіту.

Дослідники наголошують, що ера JWST лише починається. Якщо вдасться отримати дані для десятків або навіть сотень таких скупчень у ранньому Всесвіті, це стане серйозним випробуванням для чинних космологічних теорій.

Наука