На снимке - очень плотное массивное скопление галактик на расстоянии несколько сот миллионов световых лет от нас. В общем-то скопление как скопление - в центре, как обычно, огромная эллиптическая галактика, вокруг - более мелкие галактики разных типов. Но изюминка снимка заключается не в галактиках, а в тонких дугах, покрывающих все поле зрения. Эти дуги - результат знаменитого эффекта "гравитационной линзы".

Тяготение искривляет лучи света. На языке общей теории относительности мы можем сказать, что тяготение искривляет само пространство. Кривое пространство представить себе нелегко, но эффект можно примерно описать и на языке школьной физики. Мы не сделаем большой ошибки, назвав свет потоком частиц (фотонов), движущихся со скоростью 300 тысяч километров в секунду. Конечно, эти частицы должны отклоняться в поле тяготения, и величина отклонения, вычисленная по законам Ньютоновской механики дает ответ, правильный по порядку величины.

Раз так, то тяготеющая масса действует как линза с положительными диоптриями, как увеличительное стекло. Это верно и для одиночных звезд, но там угол отклонения слишком мал. Для массивных скоплений галактик угол отклонения света в сотню раз превосходит угол разрешения "Хаббла", поэтому мы можем напрямую видеть результат действия гравитационной линзы.

Надо заметить, что скопление галактик - плохая линза в том смысле, что у нее нет хорошего фокуса, где можно получить неискаженное изображение. Но увеличительный эффект - есть!

Дуги - искаженные изображения галактик, находящихся далеко за скоплением, уже не на сотнях миллионов, а на многих миллиардах световых лет от нас. Некоторые из них излучили свет, попавший на снимок, в то время, когда Вселенная была вчетверо моложе, чем сейчас. Эти галактики настолько слабы, что в чувствительности наземных телескопов не хватает фактора полсотни, чтобы их увидеть. Да и "Хаббл" видел бы их с трудом, если бы не увеличительный эффект.

Изображения вытянуты лишь в одном измерении: маленький кружок - в длинную дугу (размер исходного образа сравним с толщиной дуги). Но и на том спасибо - можно удобно изучать то, как распределена яркость и цвет молодых галактик - где в них рождались звезды.

Природа подготовила астрономам подарок в виде гравитационных линз. Пусть их оптика далека от совершенства, но все же это очень полезный инструмент исследования заметно дополняющий мощность телескопов.

NASA, Andrew Fruchter (STScI), and the ERO team (STScI, ST-ECF)