Telescopul spațial Euclid dezvăluie fenomenul rar al „inelului Einstein” cu o claritate uimitoare

Astronomii din cadrul misiunii Euclid a Agenției Spațiale Europene au surprins o privire fără precedent asupra unui fenomen cosmic rar – și au făcut observațiile pur întâmplător, scrie CNN.

Descoperirea lor este legată de unele dintre primele date ale telescopului Euclid, care a fost lansat în iulie 2023 pentru a studia universul întunecat – părțile din cosmos pe care oamenii de știință nu le pot vedea direct – și și-a petrecut primele luni calibrându-și și testându-și instrumentele. Când imaginile de test au fost trimise înapoi pe Pământ, cercetătorul Bruno Altieri, responsabil cu arhiva Euclid, a observat ceea ce părea a fi un inel Einstein.

Inelele Einstein apar atunci când lumina unei galaxii îndepărtate se curbează pentru a forma un inel strălucitor în jurul unui alt obiect aflat în prim-plan, în timp ce obiectul respectiv este observat. Inelele rar observate poartă numele matematicianului și fizicianului Albert Einstein. Teoria sa generală a relativității a prezis că lumina se poate curba și străluci în jurul obiectelor din cosmos.

Euclid a capturat inițial, în 2023, o imagine a unei galaxii bine observate numită NGC 6505, care se află la aproximativ 590 de milioane de ani-lumină de Pământ. Un an-lumină este distanța parcursă de lumină într-un an, care este de 5,88 trilioane de mile (9,46 trilioane de kilometri).

Dar pentru prima dată, un inel de lumină a fost dezvăluit în jurul galaxiei în timp ce se foloseau instrumentele extrem de sensibile ale Euclidului. Inelul în sine este format din lumina distorsionată a unei galaxii îndepărtate, situată la 4,42 miliarde de ani-lumină distanță. Galaxia, care nu a mai fost observată până acum, nu are încă un nume.

„Mă uit la datele de la Euclid pe măsură ce vin”, a spus Altieri într-o declarație. „Chiar de la acea primă observație, l-am putut vedea, dar după ce Euclid a făcut mai multe observații ale zonei, am putut vedea un inel Einstein perfect.”

Acum, cercetătorii au realizat un studiu aprofundat al imaginilor Euclid care prezintă detalii ale inelului Einstein, publicat luni în revista Astronomy & Astrophysics. Înțelegerea mai aprofundată a fenomenului ar putea ajuta oamenii de știință să cerceteze unele dintre misterele de durată ale universului, cum ar fi energia întunecată – forța enigmatică care face ca universul să se extindă mai rapid în timp.

„Mi se pare foarte intrigant faptul că acest inel a fost observat în cadrul unei galaxii bine cunoscute, care a fost descoperită pentru prima dată în 1884”, a declarat într-o declarație Valeria Pettorino, coautor al studiului și cercetător al proiectului Euclid al ESA. „Galaxia este cunoscută de astronomi de foarte mult timp.

Și totuși, acest inel nu a mai fost observat până acum. Acest lucru demonstrează cât de puternic este Euclid, găsind lucruri noi chiar și în locuri pe care credeam că le cunoaștem bine. Această descoperire este foarte încurajatoare pentru viitorul misiunii Euclid și demonstrează capacitățile sale fantastice.”

Decodificarea unui inel Einstein rar

Astronomul american Lewis Swift a observat pentru prima dată galaxia NGC 6505 în 1884, iar aceasta semăna cu o pată gălbuie strălucitoare, detaliile inelului fiind ascunse de atmosferă, a declarat autorul principal al studiului, Conor O’Riordan, cercetător postdoctoral la Institutul Max Planck pentru Astrofizică din Germania.

„Prin observarea din spațiu cu Euclid, unde nu există o atmosferă care să estompeze lucrurile”, a declarat O’Riordan într-un e-mail, „suntem capabili să observăm în detaliu și să dezvăluim lucruri ca acesta care erau ascunse la vedere.”

Inelele Einstein sunt exemple de lentile gravitaționale puternice, a spus O’Riordan, un fenomen care acționează ca o lupă în univers, dezvăluind obiecte cerești și lumină din galaxii îndepărtate care altfel ar rămâne nevăzute.

„Atunci când lumina dintr-o galaxie îndepărtată călătorește prin spațiu în drumul său spre Pământ, aceasta se deplasează de obicei pe o cale dreaptă”, a spus el. „Dar dacă un obiect masiv, cum ar fi o altă galaxie, stă în cale, gravitația imensă a galaxiei poate de fapt să curbeze calea luminii. Această galaxie din prim-plan acționează ca o „lentilă”, concentrând lumina din galaxia din fundal într-o imagine distorsionată, dar foarte mărită, în formă de inel a galaxiei din fundal.”

Pentru a forma un inel Einstein, trebuie să se întrunească mai mulți factori: O galaxie masivă din prim-plan trebuie să fie perfect aliniată cu galaxia din fundal din perspectiva telescopului.

Este atât de rar încât mai puțin de 1% dintre galaxii au un inel Einstein, a spus O’Riordan. Se cunosc între 100 și 1.000 de obiecte asemănătoare inelului Einstein, dar doar câteva zeci dintre ele au fost observate la nivelul de detaliu oferit de telescopul Euclid, a spus el.

În timp ce o distanță de 590 de milioane de ani-lumină sună incredibil de departe de Pământ, aceasta este apropiată, din punct de vedere astronomic, au spus autorii studiului, ceea ce face ca acesta să fie unul dintre puținele inele Einstein din apropierea planetei noastre.

„Galaxia de fundal din această lentilă este aproape perfect aliniată cu galaxia din prim plan, ceea ce este într-adevăr foarte rar”, a spus O’Riordan. „Acest lucru formează inelul complet spectaculos pe care îl puteți vedea în imagine. Această aliniere rară creează o imagine incredibilă și ne reamintește cât de frumos poate fi universul.”

Acest inel Einstein special îi va ajuta pe astronomi să privească, în esență, în interiorul galaxiei îndepărtate și necunoscute, astfel încât să îi poată măsura masa și compoziția, câte stele a produs și cum a evoluat în timp, a spus el.

Magnificarea universului

Astronomii sunt deosebit de interesați de studiul inelelor lui Einstein deoarece acestea pot fi folosite pentru a investiga energia întunecată, precum și materia întunecată. Deși materia întunecată nu a fost niciodată detectată, se crede că aceasta reprezintă 85% din totalul materiei din univers.

„Această materie întunecată nu interacționează cu lumina, dar are un efect gravitațional”, a declarat O’Riordan. „Prin urmare, lentila gravitațională este sensibilă la prezența acestei materii întunecate, permițându-ne să o detectăm indirect. De exemplu, dimensiunea inelului lui Einstein depinde de cantitatea de masă din galaxie. Atunci când estimăm masa pe baza numărului de stele pe care le vedem (cât de strălucitoare este galaxia), ar trebui să vedem inele Einstein cu dimensiuni mult, mult mai mici. Numai atunci când luăm în considerare materia întunecată lipsă putem prezice dimensiunea inelului pe care îl observăm în realitate.”

Lentile gravitaționale precum inelul Einstein detectat recent pot ajuta la aruncarea luminii asupra a ceea ce se întâmplă în regiunile interioare ale galaxiilor, a declarat Justin Spilker, profesor asistent în cadrul departamentului de fizică și astronomie de la Texas A&M University. Spilker nu a fost implicat în noul studiu, dar a observat anterior un inel Einstein cu ajutorul Telescopului Spațial James Webb, care a fost descris într-un studiu din iunie 2023 la care a fost coautor împreună cu o echipă internațională de oameni de știință.

„Dimensiunea inelului Einstein depinde doar de cantitatea totală de masă din apropierea centrului galaxiei”, a declarat Spilker într-un e-mail. „Nu contează dacă acea masă este formată din materie întunecată, stele sau pisici – doar totalul contează! În acest caz, cercetătorii au constatat că aproximativ 90% din masă este formată din stele și aproximativ 10% din materie întunecată (nu se știe nimic despre fracțiunea din pisici), ceea ce este destul de tipic pentru regiunile interioare ale galaxiilor.”

Euclid se află într-o misiune de șase ani pentru a observa miliarde de galaxii pe mai mult de o treime din cer. Obiectivul principal al telescopului cu diametrul de 4 picioare (1,2 metri) este de a observa materia și energia întunecată și de a crea cea mai mare și mai precisă hartă tridimensională a universului. Și pe parcurs, telescopul va crește probabil numărul cunoscut de inele Einstein cu ordine de mărime, a spus O’Riordan.

„Euclid va revoluționa domeniul, cu toate aceste date pe care nu le-am avut niciodată înainte”, a spus O’Riordan. „Vom avea mai multe inele Einstein decât am putea lucra vreodată, iar acest lucru va aduce propriile provocări noi.”