Свет далёкой галактики летит к нам миллиарды лет, но по дороге может наткнуться на массивное скопление галактик. Его гравитация работает как кривое стекло: искривляет путь лучей, и вместо одной картинки мы видим несколько — иногда дугами, иногда точками. Обычно такие «линзы» дают простые узоры, но в скоплении MS 0451.6-0305 телескоп Джеймса Уэбба заснял нечто более хитрое.
В двух разных местах за скоплением свет изогнулся так, что получились фигуры, похожие на раздвоенный хвост ласточки. Астрономы называют это «ласточкин хвост» — редкий тип гравитационной линзы, когда изображение источника размножается не на два или четыре, а на большее число копий, и они выстраиваются в характерный узор. В первой системе, на расстоянии, соответствующем возрасту Вселенной около 2,5 миллиардов лет, внутри такого узора оказалась небольшая часть галактики с двумя плотными сгустками звёзд. Эти сгустки видны сразу в четырёх местах, и в двух из них свет усилен более чем в 300 раз. Это позволило разглядеть детали размером меньше одного парсека — как если бы мы увидели отдельные кварталы в городе на другом краю Земли.
Вторая система ещё дальше: свет шёл к нам от галактики, которую мы видим такой, какой она была всего через миллиард лет после Большого взрыва. Там узор ещё сложнее, поэтому астрономы использовали только самые надёжные совпадения изображений, чтобы построить модель линзы. Получилось, что разные сгустки усилены от 20 до 200 раз, а их размеры — от долей парсека до 18 парсеков. Это первый случай, когда в одном скоплении нашли сразу два «ласточкиных хвоста», и он показывает: такие редкие линзы могут работать как природные микроскопы, показывая нам крошечные детали в галактиках с самых ранних времён.
Скопление MS 0451.6-0305 выступило в роли гигантского увеличительного стекла, которое не просто размазало свет в дуги, а сфокусировало его в несколько ярких точек. И в этих точках мы увидели то, что иначе осталось бы неразличимым: отдельные звёздные скопления размером с небольшую часть галактики, но удалённые настолько, что без линзы их свет слился бы в одну тусклую кляксу.
Гравитационная линза может усилить свет далёкого объекта в сотни раз, но при этом искажает его форму — как если бы вы смотрели на лампочку через неровное стекло и видели несколько её отражений.
В романе «Свет далёких звёзд» астрономы используют гравитационную линзу, чтобы рассмотреть поверхность планеты в другой галактике — примерно так же работают «ласточкины хвосты» из этой статьи.