Огромная мозаика Квинтета Стефана (Группа из пяти галактик в созвездии Пегаса) — самое большое на сегодняшний день изображение, полученное космическим телескопом James Webb, покрывающее участок звездного неба площадью в одну пятую диаметра Луны. Она содержит более 150 миллионов пикселей и состоит из почти 1000 отдельных файлов изображений. Возможность ученых получать столь масштабные и детализированные данные об одном из ближайших скоплений галактик — это уникальная возможонсть для всего человечества.
Информация, полученная от Webb, дает новое представление о том, как галактические взаимодействия могли влиять на эволюцию галактик в ранней Вселенной.
Широкую известьность Квинтет Стефана получил благодаря своему "участию" в рождественском фильме 1946 года It’s a Wonderful Life.
Webb показывает невиданные ранее детали в этой группе галактик благодаря мощному инфракрасному видению и чрезвычайно высокому пространственному разрешению. Сверкающие скопления миллионов молодых звезд и области звездообразования недавно родившихся звезд украшают изображение. Широкие хвосты газа, пыли и звезд вытягиваются из нескольких галактик из-за гравитационных взаимодействий. Наиболее драматично то, что космический телескоп Webb фиксирует огромные ударные волны, когда одна из галактик, NGC 7318B, пробивает скопление.
Верхний спектр от истечения черной дыры показывает область, заполненную горячими ионизированными газами, включая железо, аргон, неон, серу и кислород, что обозначено пиками на заданных длинах волн. Наличие нескольких эмиссионных линий от одного и того же элемента с разной степенью ионизации ценно для понимания свойств и происхождения истечения.
Нижний спектр показывает, что сверхмассивная черная дыра имеет резервуар более холодного и плотного газа с большим количеством молекулярного водорода и силикатной пыли, которые поглощают свет из центральных областей галактики.
Вместе пять галактик Квинтета Стефана также известны как Компактная группа Хиксона 92 (HCG 92). Хотя их называют «квинтетом», только четыре галактики на самом деле находятся близко друг к другу и вовлечены в космический танец. Пятая и самая левая галактика, названная NGC 7320, находится на переднем плане по сравнению с четырьмя другими. На самом деле NGC 7320 находится всего в 40 миллионах световых лет от Земли, в то время как остальные четыре галактики (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B и NGC 7319) находятся на расстоянии около 290 миллионов световых лет. Это все еще довольно близко по космическим меркам по сравнению с более далекими галактиками, удаленными на миллиарды световых лет. Изучение таких относительно близких галактик, как эта, помогает астрономам лучше понять структуры, наблюдаемые в гораздо более далекой Вселенной.
Эта близость дает ученым возможность наблюдать за слиянием и взаимодействием между галактиками, которые так важны для всей эволюции галактик. Астрономы редко наблюдают так подробно, как взаимодействующие галактики вызывают звездообразование друг в друге и как газ в этих галактиках возмущается. Квинтет Стефана — отличная «лаборатория» для изучения этих фундаментальных для всех галактик процессов.
Подобные плотные группы могли быть более распространены в ранней Вселенной, когда их перегретый падающий материал мог подпитывать очень энергичные черные дыры, называемые квазарами. Даже сегодня самая верхняя галактика в группе — NGC 7319 — содержит активное галактическое ядро , сверхмассивную черную дыру, масса которой примерно в 24 миллиона раз превышает массу Солнца. Он активно втягивает материал и излучает световую энергию, эквивалентную 40 миллиардам Солнц.
Телескоп Webb очень подробно изучил активное галактическое ядро с помощью спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) и прибора среднего инфракрасного диапазона (MIRI). Интегральные полевые блоки этих инструментов (IFU), которые представляют собой комбинацию камеры и спектрографа, предоставили команде Webb "куб данных" или набор изображений спектральных характеристик ядра галактики.
Подобно медицинской магнитно-резонансной томографии (МРТ), IFU позволяют ученым «нарезать и нарезать» информацию на множество изображений для детального изучения. Webb пронзил пылевую пелену, окружающую ядро, чтобы обнаружить горячий газ вблизи активной черной дыры и измерить скорость ярких истечений. Телескоп зафиксировал эти выбросы, вызванные черной дырой, с невиданным ранее уровнем детализации.
В NGC 7320, самой левой и ближайшей галактике в визуальной группе, Webb смог разрешить отдельные звезды и даже яркое ядро галактики. В качестве бонуса Webb обнаружил огромное море тысяч удаленных фоновых галактик, напоминающих "Глубокие поля" Hubble.
В сочетании с самым подробным инфракрасным изображением квинтета Стефана от MIRI и камерой ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) данные, полученные Webb, предоставят множество ценной новой информации. Например, это поможет астрофизикам понять скорость, с которой питаются и растут сверхмассивные черные дыры. Webb также видит области звездообразования гораздо более непосредственно и может исследовать выбросы пыли — уровень детализации, который раньше было невозможно получить.