Евклид обнаруживает потрясающее кольцо Эйнштейна

Крупный план центра галактики NGC 6505 с ярким кольцом Эйнштейна вокруг ее ядра, полученный космическим телескопом Euclid Европейского космического агентства. Кольцо Эйнштейна образовано гравитационным линзированием, при этом масса галактики NGC 6505 изгибает и увеличивает свет от более далекой галактики в кольцо. NGC 6505 — известная галактика, расположенная всего в 590 миллионах световых лет от Земли, и открытие Евклидом здесь впечатляющего кольца Эйнштейна было неожиданным. Автор: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre, T. Li

1 июля 2023 года «Евклид» отправился в шестилетнюю миссию по исследованию темной Вселенной. Прежде чем космический аппарат смог начать исследование, команда ученых и инженеров на Земле должна была убедиться, что все работает правильно.

На этом раннем этапе тестирования, в сентябре 2023 года, Евклид отправил на Землю несколько изображений. Они были намеренно не в фокусе, но на одном нечетком изображении ученый Архива Евклида Бруно Альтьери увидел намек на очень необычное явление и решил рассмотреть его поближе.

«Я смотрю на данные Евклида по мере их поступления», — объясняет Бруно. «Даже по тому первому наблюдению я мог это видеть, но после того, как Евклид провел больше наблюдений в этой области, мы смогли увидеть идеальное кольцо Эйнштейна. Для меня, с его давним интересом к гравитационному линзированию, это было потрясающе».

Кольцо Эйнштейна, чрезвычайно редкое явление, оказалось спрятанным на виду в галактике неподалеку. Галактика, называемая NGC 6505, находится примерно в 590 миллионах световых лет от Земли, в двух шагах по космическим меркам. Но это первый случай, когда кольцо света, окружающее ее центр, обнаружено благодаря высокоразрешающим инструментам Евклида.,

Подробности открытия опубликованы в журнале Astronomy and Astrophysics.

Кольцо вокруг галактики переднего плана состоит из света от более далекой яркой галактики. Эта фоновая галактика находится на расстоянии 4,42 миллиарда световых лет, и ее свет был искажен гравитацией на пути к нам. Далекая галактика ранее не наблюдалась и пока не имеет названия.

Кольцо света, окружающее центр галактики NGC 6505, снятое телескопом Euclid Европейского космического агентства, является потрясающим примером кольца Эйнштейна. NGC 6505 действует как гравитационная линза, преломляя свет от галактики, находящейся далеко позади него. Почти идеальное выравнивание NGC 6505 и фоновой галактики преломило и увеличило свет от фоновой галактики в эффектное кольцо. Это редкое явление было впервые теоретически предположено Эйнштейном в его общей теории относительности. Это широкое поле показывает протяженное звездное гало NGC 6505 и демонстрирует кольцо Эйнштейна, окруженное красочными звездами переднего плана и фоновыми галактиками. Автор: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre, T. Li

«Кольцо Эйнштейна является примером сильного гравитационного линзирования», — объясняет Конор О'Риордан из Института астрофизики Общества Макса Планка (Германия) и ведущий автор первой научной статьи, анализирующей кольцо.

«Все сильные линзы особенные, потому что они очень редки и невероятно полезны с научной точки зрения. Эта линза особенно особенная, потому что она находится так близко к Земле, и ее расположение делает ее очень красивой».

Общая теория относительности Альберта Эйнштейна предсказывает, что свет будет огибать объекты в пространстве, так что они будут фокусировать свет, как гигантская линза. Этот эффект гравитационного линзирования сильнее для более массивных объектов — галактик и скоплений галактик. Это означает, что мы иногда можем видеть свет от далеких галактик, которые в противном случае были бы скрыты.

Если выравнивание правильное, свет от далекой галактики-источника изгибается, образуя эффектное кольцо вокруг объекта переднего плана. Эти кольца Эйнштейна — богатая лаборатория для ученых. Изучение их гравитационных эффектов может помочь нам узнать о расширении Вселенной, обнаружить эффекты невидимой темной материи и темной энергии и исследовать фоновый источник, свет которого изгибается темной материей между нами и источником.

«Я нахожу очень интригующим тот факт, что это кольцо было обнаружено в хорошо известной галактике, которая была впервые обнаружена в 1884 году», — говорит Валерия Петторино, научный сотрудник проекта Euclid Европейского космического агентства.

«Эта галактика известна астрономам уже очень давно. И все же это кольцо никогда ранее не наблюдалось. Это демонстрирует, насколько могущественен Евклид, находящий новые вещи даже в местах, которые, как мы думали, хорошо знаем. Это открытие очень обнадеживает для будущего миссии Евклида и демонстрирует его фантастические возможности».

Когда мы наблюдаем далекую галактику с помощью телескопа, ее свет может столкнуться с другой галактикой на своем пути к нам. Галактика переднего плана действует как увеличительная линза, изгибая движущиеся световые лучи из-за своей гравитации. Это называется гравитационным линзированием. Если галактика заднего плана, линзирующая галактика и телескоп идеально выровнены, изображение выглядит как кольцо, называемое кольцом Эйнштейна. Кольца Эйнштейна впервые были теоретически предположены Эйнштейном в его общей теории относительности. Автор: ESA

Исследуя, как вселенная расширялась и формировалась на протяжении своей космической истории, Евклид раскроет больше информации о роли гравитации и природе темной энергии и темной материи. Космический телескоп составит карту более трети неба, наблюдая за миллиардами галактик на расстоянии до 10 миллиардов световых лет.

Ожидается, что будет найдено около 100 000 сильных линз, но найти одну, которая настолько впечатляет — и так близко к дому — это поразительно. До сих пор было известно менее 1000 сильных линз, и еще меньше было получено изображений с высоким разрешением.

«Евклид произведет революцию в этой области, предоставив нам столько данных, которых у нас никогда не было», — добавляет Конор.

Хотя это кольцо Эйнштейна выглядит потрясающе, основная задача Евклида — поиск более тонких эффектов слабого гравитационного линзирования, при которых фоновые галактики кажутся лишь слегка растянутыми или смещенными.

Чтобы обнаружить этот эффект, ученым нужно будет проанализировать миллиарды галактик. Euclid начал детальное исследование неба 14 февраля 2024 года и постепенно создает самую обширную трехмерную карту Вселенной на сегодняшний день. Такая удивительная находка, сделанная на столь раннем этапе своей миссии, означает, что Euclid находится на пути к раскрытию еще многих скрытых секретов.

Больше информации: Euclid: A complete Einstein ring in NGC 6505, Astronomy and Astrophysics (2025). DOI: 10.1051/0004-6361/202453014

Источник: European Space Agency