Unul dintre cele mai interesante lucruri pe care le-a adus Telescopul Spațial James Webb nu este doar capacitatea sa de a observa Universul îndepărtat, ci și faptul că datele sale continuă să ofere descoperiri mult timp după ce observațiile au fost realizate. Un exemplu recent este identificarea unui obiect cosmic necatalogat în datele publice ale observatorului, în apropierea roiului de galaxii MACS J0308.9+2645. Obiectul, denumit provizoriu A1, prezintă caracteristicile unui posibil arc gravitațional – imaginea distorsionată a unei galaxii aflate mult mai departe, a cărei lumină este deformată și amplificată de gravitația unui roi de galaxii.
Descoperirea este interesantă nu doar prin natura obiectului, ci și prin modul în care a fost făcută: un cercetător a analizat sistematic date deja disponibile în arhiva James Webb și a găsit un candidat care nu apărea în cataloagele astronomice existente. Rezultatul arată cât de multe informații pot fi încă ascunse în imensa cantitate de date colectată de cel mai puternic telescop spațial construit vreodată.
Un obiect ascuns în datele Telescopului James Webb
Roiul de galaxii MACS J0308.9+2645 are o deplasare spre roșu (redshift) de aproximativ 0,356 și este suficient de masiv pentru a acționa asemenea unei uriașe lentile cosmice. În jurul său, gravitația deformează spațiu-timpul și modifică traiectoria luminii provenite de la obiectele situate în spatele roiului.
Acest efect, cunoscut drept lentilă gravitațională, este una dintre cele mai spectaculoase consecințe observabile ale teoriei relativității generale a lui Albert Einstein. Atunci când o galaxie îndepărtată se află în spatele unui obiect foarte masiv, lumina sa poate fi deviată, întinsă și amplificată. Pentru astronomi, aceste lentile naturale sunt extrem de valoroase, deoarece permit observarea unor galaxii care, în absența efectului de amplificare, ar putea fi prea slabe pentru a fi detectate.
MACS J0308.9+2645 fusese deja observat de Telescopul Spațial Hubble în cadrul programului RELICS, iar observațiile ulterioare realizate de James Webb au oferit o imagine mult mai sensibilă în infraroșu.
În arhiva publică JWST/NIRCam, astrofizicianul Homer Dávila Gutiérrez a analizat 54 de câmpuri de observație și a evaluat nu mai puțin de 1.591 de candidați. Dintre aceștia, A1 s-a remarcat prin caracteristicile sale neobișnuite.
De ce A1 seamănă cu un arc gravitațional
A1 nu arată ca o galaxie obișnuită. Obiectul are o formă foarte alungită și curbată, iar raportul dintre axele sale este de aproximativ 6,5 la 1. În plus, orientarea sa este aproape tangențială față de centrul roiului de galaxii. Această geometrie este exact ceea ce astronomii se așteaptă să vadă atunci când lumina unei galaxii îndepărtate trece prin câmpul gravitațional al unui roi masiv.
Un alt element important este poziția sa. A1 se află la aproximativ 51 de secunde de arc de centrul de raze X al roiului, iar orientarea și distanța sa proiectată sunt compatibile cu scenariul în care gravitația roiului acționează ca o lentilă.
Mai mult, obiectul nu apărea în inventarele publicate ale sistemelor de lentile gravitaționale din acest roi și nici în baze de date astronomice precum SIMBAD, NED sau VizieR. Echipa programului de observații GO-5293 a confirmat, de asemenea, că A1 nu se suprapunea cu sistemele pe care le analiza deja.
Toate aceste elemente au transformat un punct luminos aparent banal într-un candidat interesant pentru o lentilă gravitațională.
O primă estimare spectaculoasă, apoi o corecție importantă
Analiza inițială a fotometriei realizate în mai multe benzi ale instrumentului NIRCam a oferit pentru A1 un redshift fotometric de aproximativ 4,4. Dacă această valoare s-ar fi confirmat, obiectul ar fi fost observat într-o perioadă extrem de timpurie a istoriei cosmice, când Universul avea mai puțin de un miliard de ani.
Modelarea lentilei gravitaționale indica, de asemenea, că lumina obiectului ar fi putut fi amplificată de aproximativ șapte ori. O asemenea amplificare ar fi făcut din A1 o fereastră foarte interesantă către Universul timpuriu.
Dar aici povestea devine și mai interesantă. O analiză ulterioară a arătat că estimarea inițială a distanței nu era corectă. Problema provenea din modul în care fotometria automată trata obiectul extins. Măsurătorile realizate în aperturi prea mici captau doar o parte din lumina sursei, ceea ce putea conduce la o estimare artificial de mare a deplasării spre roșu.
După corectarea fotometriei, A1 pare să fie o galaxie la z ≈ 1,4, nu la z ≈ 4,4. Cu alte cuvinte, nu este o relicvă din primul miliard de ani al Universului, ci o galaxie a cărei lumină a călătorit aproximativ 9 miliarde de ani până să ajungă la noi.
Este o diferență uriașă, dar nu diminuează neapărat importanța descoperirii. Dimpotrivă, ea demonstrează cât de atent trebuie interpretate datele provenite de la obiecte extinse și foarte îndepărtate.
O a doua galaxie ar putea fi ascunsă în aceeași regiune
Căutarea a scos la iveală și un al doilea posibil arc, denumit A2. Acesta prezintă o geometrie asemănătoare cu A1 și se află la o distanță proiectată comparabilă față de centrul roiului. A2 este însă mai slab, mai mic și mai alungit, iar datele fotometrice sunt mult mai puțin precise. Din acest motiv, cercetătorii consideră încă deschisă atât natura sa, cât și distanța sa cosmică.
Tocmai aici apare una dintre dificultățile majore ale astronomiei moderne: un obiect extrem de îndepărtat poate părea foarte simplu într-o imagine, dar interpretarea proprietăților sale depinde de modul în care lumina este măsurată și modelată.
În cazul lui A1, o simplă estimare fotometrică a sugerat inițial un Univers mult mai timpuriu decât cel indicat de analiza corectată. Pentru A2, această problemă poate fi și mai importantă deoarece obiectul este mai slab.
Arhiva James Webb devine o nouă sursă de descoperiri
Poate că cea mai importantă lecție a acestei descoperiri nu este chiar A1, ci ceea ce ne spune ea despre arhiva James Webb.
Telescopul Spațial James Webb produce cantități uriașe de date, iar cercetătorii nu pot analiza manual fiecare detaliu din fiecare imagine. Unele obiecte interesante pot rămâne astfel necatalogate, ascunse printre mii sau milioane de surse detectate automat.
Descoperirea lui A1 arată că arhivele publice ale JWST nu reprezintă doar depozite ale unor observații deja finalizate. Ele sunt, în sine, o resursă științifică în continuă exploatare. Datele pot fi reinterpretate, analizate cu metode noi și comparate cu modele mai precise, ducând la descoperiri care nu au fost anticipate atunci când observațiile au fost realizate.
În acest caz, cercetătorul a găsit obiectul analizând date publice, iar apoi a colaborat cu echipa programului original pentru a verifica dacă sursa fusese deja identificată. Următorul pas este construirea unui model actualizat al lentilei gravitaționale pe baza noilor date JWST și obținerea unor observații suplimentare care să permită confirmarea naturii obiectului.
Ce ne poate spune această descoperire despre Univers
A1 nu este, cel puțin deocamdată, o dovadă a unei galaxii provenite din primele sute de milioane de ani ale Universului. Estimarea inițială de z ≈ 4,4 a fost revizuită, iar valoarea actuală de aproximativ 1,4 îl plasează într-o epocă mai târzie a evoluției cosmice.
Totuși, obiectul rămâne important pentru studiul lentilelor gravitaționale, al galaxiilor îndepărtate și al evoluției structurilor cosmice. Dacă interpretarea sa ca arc gravitațional va fi confirmată, A1 va deveni un exemplu suplimentar al modului în care roiurile masive de galaxii pot funcționa ca telescoape naturale. Mai mult, faptul că obiectul a fost găsit într-o arhivă deja disponibilă sugerează că James Webb ar putea ascunde încă multe alte galaxii și fenomene cosmice neidentificate.
În astronomia modernă, uneori nu este nevoie de o nouă observație pentru a face o descoperire. Este suficient să privești din nou, cu mai multă atenție, ceea ce ai deja. Iar în cazul Telescopului Spațial James Webb, această arhivă abia începe să fie explorată.
Sursa: Universe Today