1 июля 2023 года «Евклид» отправился в шестилетнюю миссию по исследованию темной Вселенной. Прежде чем космический аппарат приступил к работе, команда ученых и инженеров на Земле должна была убедиться, что все работает правильно. Во время ранней фазы тестирования, в сентябре 2023 года, «Евклид» отправил на Землю несколько снимков. Они были намеренно не сфокусированы, но в одном нечетком изображении ученый Бруно Алтиери увидел намек на очень необычное явление и решил присмотреться к нему повнимательнее.
«Я изучаю данные с Евклида по мере их поступления», — объясняет Бруно. «Уже с первого взгляда я понял, что это редкое явление, а после того, как Евклид провел еще несколько наблюдений в этой области, мы увидели идеальное кольцо Эйнштейна. Для меня, всю жизнь интересующегося гравитационным линзированием, это было удивительно».
Оказалось, что кольцо Эйнштейна, чрезвычайно редкое явление, скрывается 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 благодаря приборам высокого разрешения впервые удалось обнаружить кольцо света, окружающее ее центр.
Кольцо вокруг галактики переднего плана состоит из света от более далекой яркой галактики. Эта фоновая галактика находится на расстоянии 4,42 миллиарда световых лет от нас, 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 Конор О'Риордан из Института астрофизики Макса Планка (Германия) и ведущий автор научной статьи. «Все сильные линзы особенные, потому что они так редки и невероятно полезны с научной точки зрения. Эта — особенная, потому что она так близко к Земле, и ее выравнивание делает ее очень красивой».
Общая теория относительности Альберта Эйнштейна предсказывает, что свет будет огибать объекты в космосе, так что они фокусируют свет, как гигантская линза. Эффект гравитационного линзирования сильнее для более массивных объектов — галактик и скоплений галактик. Это означает, что иногда мы можем видеть свет от далеких галактик, которые в противном случае были бы скрыты.
При правильном выравнивании свет от далекой галактики-источника изгибается, образуя эффектное кольцо вокруг объекта переднего плана. Кольца Эйнштейна — богатая лаборатория для ученых. Изучение их гравитационных эффектов может помочь 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.
«Я нахожу очень интригующим тот факт, что это кольцо наблюдалось внутри хорошо известной галактики, которая была впервые открыта в 1884 году», — говорит Валерия Петторино, научный сотрудник проекта Euclid ЕКА. Галактика известна астрономам уже очень давно. Но это кольцо никогда не наблюдалось ранее. Это показывает, насколько силен «Евклид», находящий новое даже в тех местах, которые, как казалось, мы хорошо знаем.
Благодаря информации о расширении и формировании Вселенной на протяжении космической истории, «Евклид» позволит узнать больше о роли гравитации и природе темной энергии и материи. Космический телескоп составит карту более чем трети неба, наблюдая миллиарды галактик на расстоянии до 10 миллиардов световых лет. Ожидается, что он обнаружит около 100 000 сильных линз, но найти такую впечатляющую — и так близко — просто поразительно. Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy and Astrophysics.
Хотя кольцо Эйнштейна потрясает воображение, основная задача «Евклида» — поиск более тонких эффектов слабого гравитационного линзирования, когда фоновые галактики выглядят лишь слегка растянутыми или смещенными. Чтобы обнаружить этот эффект, ученым придется проанализировать миллиарды галактик. Евклид начал детальное исследование неба 14 февраля 2024 года и постепенно создает самую обширную 3D-карту Вселенной. Такая удивительная находка на ранней стадии миссии означает, что «Евклид» способен раскрыть еще много тайн.
[Фото: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre, T. Li]
