Загадочный объект CSL-1

Эта фотография была получена в 2006 году космическим телескопом «Хаббл». Объект, показанный на врезке, был открыт раньше — в 2002 году — с наземного телескопа в Чили. Его назвали CSL-1 в честь двух институтов, имеющих прямое отношение к открытию — Обсерватории Каподимонте (Osservatorio Astronomico di Capodimonte) и Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга: аббревиатура CSL расшифровывается как Capodimonte — Sternberg — Lens.

В 2002–2003 годах CSL-1 вызвал немалый ажиотаж среди астрономов и космологов. Дело в том, что эти два размытых пятна, едва отличимых друг от друга на фотографии, — это две эллиптические галактики, которые подозрительно похожи друг на друга. Причем похожи они не только внешне (яркостью и размерами), но и по спектрам, и по распределению яркости (то есть массы).

Вверху: оригинальное изображение объекта CSL-1, полученное в 2002 году (на фото слева он находится в самом центре, на его положение указывают два штриха). В середине: спектры этих двух галактик, измеренные на двух разных спектрометрах. На каждом из графиков показаны спектры с одного спектрометра, при этом спектр одной галактики сдвинут вертикально относительно спектра другой. Внизу: зависимость яркости (точнее, ее логарифма) от расстояния до центра (взятого в степени 1/4) для каждой из галактик (сплошная и пунктирная линии). По сути, этот график соответствует распределению количества звезд (или массы вещества в галактике) в зависимости от расстояния. Изображения из статьи M. Sazhin et al., 2003. CSL-1: chance projection effect or serendipitous discovery of a gravitational lens induced by a cosmic string?

При таком сильном сходстве очень хочется сказать, что это одна и та же галактика, но линзированная, например, на космической струне, находящейся прямо на пути к нам (подробнее о космических струнах см.: Вперед в прошлое). Ученые, открывшие этот объект, так и предположили (их статья называлась CSL-1: chance projection effect or serendipitous discovery of a gravitational lens induced by a cosmic string?).

Понадобилось еще несколько лет ожидания, а потом 14 000 секунд выдержки на телескопе «Хаббл» (это почти 4 часа и в 10 раз больше типичного времени выдержки на похожий проект), чтобы получить фотографию, показанную выше, и доказать, что это на самом деле две различные эллиптические галактики, взаимодействующие друг с другом (см. статьи M. V. Sazhin et al., 2006. The true nature of CSL-1 и E. Agol et al., 2006. Hubble imaging excludes cosmic string lens).

Чувствительность «Хаббла» позволила увидеть, что картинка отнюдь не симметричная, какой она казалось на первой фотографии из-за недостаточной чувствительности наземного телескопа. А если бы линзирование имело место, то она была бы практически симметричной. Одно это уже указывало на то, что это все-таки две разные эллиптические галактики.

Слева: симуляция линзирования эллиптической галактики на космической струне. Справа: изображение объекта CSL-1, полученное телескопом «Хаббл». Изображение из статьи M. V. Sazhin et al., 2006. The true nature of CSL-1

Еще одним аргументом против линзирования стало то, что следов линзирования нет и на «фоне» CSL-1, то есть изображения фоновых объектов, расположенных дальше, не искажены. Наконец, если «отнять» из «хаббловского» изображения смоделированное на основе наблюдательных данных излучение этих двух эллиптических галактик, то останутся некие вытянутые структуры, похожие на приливные хвосты, которые обычно возникают у сталкивающихся или близко взаимодействующих галактик.

Изображение, полученное «вычитанием» из исходной фотографии излучения двух эллиптических галактик. Желто-зеленые области слева и справа показывают наличие приливных хвостов, которые остались после близкого пролета этих двух галактик друг мимо друга. Изображение из статьи M. V. Sazhin et al., 2007. Gravitational lensing by cosmic strings: what we learn from the CSL-1 case

Как это часто бывает в науке, отрицательный результат — тоже результат. До сих пор никаких следов космических струн наблюдениями не обнаружено, несмотря на то, что многие теории возникновения Вселенной предсказывают их появления на ранних этапах расширения после Большого взрыва. Некоторые версии теории инфляции — периода экспоненциального раздувания Вселенной на масштабе планковского времени 10⁻³⁵ с после ее возникновения — во многом решают проблему отсутствия космических струн: если бы они возникли на ранних стадиях инфляции, их бы «разнесло» на большие расстояния друг от друга, и вероятность их увидеть была бы очень маленькой. Поэтому то, что мы пока не смогли увидеть ни одной космической струны, не опровергает существующие космологические теории. Наоборот, теория инфляции хорошо согласуется с большой совокупностью других данных и в ее правдивости сомнений практически не осталось. А мы просто пока еще не знаем, есть ли в наблюдаемой Вселенной космические струны и можно ли их увидеть.

Фото из статьи M. V. Sazhin et al., 2006. The true nature of CSL-1.

Айк Акопян