Астрономи вражені ідеальним «кільцем Ейнштейна», що блищить у космосі

1 липня 2023 року Euclid розпочав свою шестирічну місію з дослідження темного Всесвіту. Перш ніж космічний корабель міг почати дослідження, команда вчених та інженерів на Землі мала переконатися, що все працює належним чином. Під час цього раннього етапу тестування у вересні 2023 року Евклід надіслав кілька зображень на Землю. Вони були навмисно розфокусовані, але на одному нечіткому зображенні вчений з архіву Евкліда Бруно Альтьєрі побачив натяк на дуже особливе явище та вирішив придивитися ближче.

«Я переглядаю дані з Евкліда, коли вони надходять», — пояснює Бруно. «Навіть з першого спостереження я міг це побачити, але після того, як Евклід провів додаткові спостереження за цією територією, ми побачили ідеальне кільце Ейнштейна. Для мене, я все життя цікавився гравітаційним лінзуванням, це було неймовірно».

Виявилося, що Кільце Ейнштейна, надзвичайно рідкісне явище, ховається на виду в галактиці неподалік. Галактика під назвою NGC 6505 знаходиться приблизно в 590 мільйонах світлових років від Землі, тобто на відстані двох кроків у космічних термінах. Але це перший випадок, коли світлове кільце, що оточує його центр, виявлено завдяки інструментам Евкліда з високою роздільною здатністю.

Деталі відкриття були опубліковані в Astronomy and Astrophysics.

Кільце навколо галактики на передньому плані складається зі світла від дальньої яскравої галактики. Ця фонова галактика знаходиться на відстані 4,42 мільярда світлових років від нас, і її світло було спотворено гравітацією на шляху до нас. Ця далека галактика раніше не спостерігалася і поки що не має назви.

«Кільце Ейнштейна є прикладом сильного гравітаційного лінзування», — пояснює Конор О’Ріордан з Інституту астрофізики імені Макса Планка, Німеччина, і провідний автор першої наукової статті, що аналізує кільце. «Усі сильні лінзи є особливими, тому що вони дуже рідкісні, і вони неймовірно корисні з наукової точки зору. Ця особливо особлива, тому що вона розташована так близько до Землі, і вирівнювання робить її дуже красивою».

Загальна теорія відносності Альберта Ейнштейна передбачає, що світло огинається навколо об’єктів у просторі, щоб вони фокусували світло, як гігантська лінза. Цей ефект гравітаційної лінзи більший для більш масивних об’єктів — галактик і скупчень галактик. Це означає, що іноді ми можемо бачити світло від далеких галактик, які інакше були б приховані.

Якщо вирівнювання правильне, світло від віддаленої галактики-джерела згинається, утворюючи вражаюче кільце навколо об’єкта на передньому плані. Ці кільця Ейнштейна є багатою лабораторією для вчених. Вивчення їхнього гравітаційного впливу може допомогти нам дізнатися про розширення Всесвіту, виявити вплив невидимої темної матерії та темної енергії та дослідити фонове джерело, світло якого спотворене темною матерією між нами та джерелом.

«Я вважаю дуже інтригуючим, що це кільце спостерігали у добре відомій галактиці, яка вперше була відкрита в 1884 році», — каже Валерія Петторіно, науковий співробітник проекту Euclid ESA.

«Ця галактика була відома астрономам дуже давно. І все ж це кільце ніколи раніше не спостерігалося. Це демонструє, наскільки могутнім є Евклід, знаходячи нові речі навіть у місцях, які, як ми думали, добре знаємо. Це відкриття є дуже обнадійливим для майбутнього місії «Евклід» і демонструє його фантастичні можливості».

Досліджуючи, як Всесвіт розширювався та формувався протягом своєї космічної історії, Евклід розкриє більше про роль гравітації та природу темної енергії та темної матерії. Космічний телескоп картографує більше третини неба, спостерігаючи за мільярдами галактик на відстані до 10 мільярдів світлових років. Очікується, що буде знайдено близько 100 000 яскравих лінз, але знайти такий вражаючий — і такий близький до дому — вражає. До цього часу було відомо менше ніж 1000 сильних лінз, і навіть менше було зображено з високою роздільною здатністю.

«Euclid збирається революціонізувати цю сферу, маючи всі ці дані, яких ми ніколи раніше не мали», — додає Конор.

Незважаючи на те, що це кільце Ейнштейна вражає, головна робота Евкліда полягає в пошуку більш тонких ефектів слабкого гравітаційного лінзування, коли фонові галактики виглядають лише злегка розтягнутими або зміщеними. Щоб виявити цей ефект, вченим потрібно буде проаналізувати мільярди галактик. Евклід розпочав детальний огляд неба 14 лютого 2024 року та поступово створює наймасштабнішу 3D-карту Всесвіту. Така дивовижна знахідка на такому ранньому етапі місії означає, що Евклід збирається розкрити ще багато прихованих таємниць.