1 июля 2023 года Euclid отправился в шестилетнюю миссию по исследованию темной материи во Вселенной. Прежде чем космический аппарат приступил к исследованию, команда ученых и инженеров на Земле должна была убедиться, что все работает правильно.
Космический телескоп Евклид увидел кольцо Эйнштейна
Космический аппарат ESO Euclid сделал снимок редкого астрономического явления — кольца Эйнштейна, — гравитационной линзы вокруг целой галактики NGC 6505, которая находится на расстоянии около 590 миллионов световых лет от Земли.
Вид крупным планом центра галактики NGC 6505 с ярким кольцом Эйнштейна вокруг ее ядра, снятый космическим телескопом ESO Euclid. ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA
Общая теория относительности Альберта Эйнштейна предсказывает, что свет будет огибать объекты в космосе, так что они фокусируют свет, как гигантская линза. Этот эффект гравитационного линзирования сильнее для более массивных объектов — галактик и скоплений галактик. Это означает, что иногда мы можем видеть свет далеких галактик, которые в противном случае были бы скрыты.
Во время этой ранней фазы тестирования, в сентябре 2023 года, Euclid отправил на Землю несколько снимков. Они были намеренно не сфокусированы, но на одном нечетком изображении научный сотрудник архива Euclid Бруно Алтиери увидел намек на совершенно особенное явление и решил присмотреться к нему повнимательнее.
«Я изучаю данные с Euclid по мере их поступления», — объясняет Алтиери. — «Уже по первому наблюдению я понял, что это за явление, а после того, как Euclid провел еще несколько наблюдений в этой области, мы увидели идеальное кольцо Эйнштейна».
Оказалось, что кольцо Эйнштейна, — чрезвычайно редкое астрономическое явление, — «скрывается» прямо на виду в галактике, расположенной неподалеку. Галактика под названием NGC 6505 находится на расстоянии около 590 миллионов световых лет от Земли, что по космическим меркам совсем немного. Но кольцо света вокруг ее центра обнаружено впервые благодаря инструментам высокого разрешения, которыми оснащен Euclid. Результаты работы в журнале Astronomy and Astrophysics.
Кольцо света вокруг центра галактики NGC 6505, запечатленное телескопом ESO Euclid, — яркий пример кольца Эйнштейна. NGC 6505 действует как гравитационная линза, отклоняя свет от галактики, расположенной далеко позади нее. Почти идеальное выравнивание NGC 6505 и фоновой галактики привело к изгибу и увеличению света от фоновой галактики в эффектное кольцо.
Кольцо вокруг галактики NGC 6505 состоит из света от расположенной дальше яркой галактики. Эта фоновая галактика находится на расстоянии 4,42 миллиарда световых лет, и ее свет исказился под действием гравитации по пути к нам. Далекая галактика ранее не наблюдалась и пока не имеет названия.
«Кольцо Эйнштейна — это пример сильного гравитационного линзирования», — объясняет соавтор работы Конор О'Риордан из Института астрофизики Макса Планка (Германия). — «Все сильные линзы особенные, потому что они так редки и невероятно полезны с научной точки зрения. Эта линза — уникальна, потому что она находится так близко к Земле».
Кольца Эйнштейна
Когда мы наблюдаем в телескоп за далекой галактикой, ее свет может столкнуться с другой галактикой на пути к нам. Галактика на переднем плане действует как увеличительная линза, изгибая проходящие лучи света под действием своей гравитации. Это называется гравитационным линзированием. Если фоновая галактика, линзирующая галактика и телескоп идеально выровнены, изображение выглядит как кольцо — так называемое кольцо Эйнштейна. Впервые существование колец Эйнштейна предположил Эйнштейн в своей общей теории относительности.
При правильном выравнивании свет от далекой галактики-источника изгибается, образуя эффектное кольцо вокруг объекта переднего плана. Эти кольца Эйнштейна — настоящая лаборатория для ученых. Изучение их гравитационных эффектов может помочь нам узнать о расширении Вселенной, обнаружить влияние невидимой темной материи и темной энергии, а также исследовать фоновый источник, свет которого изгибается темной материей, находящейся между нами и источником.
Исследуя, как расширялась и формировалась Вселенная на протяжении своей космической истории, Euclid позволит больше узнать о роли гравитации и природе темной энергии и темной материи. Космический телескоп составит карту более чем трети неба, наблюдая миллиарды галактик на расстоянии до 10 миллиардов световых лет.