Η ανακάλυψη του πρώτου ισχυρού βαρυτικού φακού από το τηλεσκόπιο Euclid είναι εντυπωσιακή και έχει σημαντικές επιστημονικές επιπτώσεις.
Το τηλεσκόπιο της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας (ESA), που εκτοξεύθηκε τον Ιούλιο του 2023, εντόπισε ένα τέλειο Einstein ring, το οποίο επιτρέπει στους ερευνητές να «ζυγίσουν» τη σκοτεινή ύλη στο κέντρο ενός γαλαξία σχεδόν 600 εκατομμυρίων ετών φωτός μακριά.
Τι είναι τα δαχτυλίδια του Αϊνστάιν ή Einstein Rings;
Τα δαχτυλίδια του Αϊνστάιν μοιράζονται το όνομά τους με τον πιο διάσημο φυσικό της ιστορίας , επειδή προκύπτουν από ένα στοιχείο της θεωρίας της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν το 1915 , που ονομάζεται «βαρυτικός φακός».
Ως αποτέλεσμα του βαρυτικού φακού, ένα ενιαίο σώμα που εκπέμπει φως μπορεί να εμφανιστεί σε πολλαπλά σημεία σε μια ενιαία εικόνα που λαμβάνεται από ένα τηλεσκόπιο όπως to Euclid. Αυτά τα αντικείμενα μπορούν να σχηματίσουν διατάξεις όπως δαχτυλίδια του Αϊνστάιν, σταυροί του Αϊνστάιν και ακόμη πιο σπάνια ζιγκ-ζαγκ του Αϊνστάιν.
Ο βαρυτικός φακός NGC 6505 ανακαλύφθηκε τυχαία σε ένα από τα πρώτα κομμάτια του ουρανού που παρατηρήθηκαν από το τηλεσκόπιο, μόλις δύο μήνες μετά την εκτόξευσή του τον Ιούλιο του 2023 και κατά τη φάση επαλήθευσης της αποστολής του.
Όπως εξηγήθηκε παραπάνω, η κατανομή του φωτός από μια πηγή φόντου είναι εγγενώς συνδεδεμένη με τη μάζα του βαρυτικού φακού, σε αυτήν την περίπτωση, NGC 6505.
Αυτό σημαίνει ότι αυτός ο δακτύλιος του Αϊνστάιν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ανιχνευτής της κατανομής μάζας αυτού του γαλαξία, συμπεριλαμβανομένης της μάζας της κατά τα άλλα αόρατης σκοτεινής ύλης του.
«Δεδομένου ότι ο βαρυτικός φακός είναι η πιο ακριβής μέθοδος για τη μέτρηση της μάζας, συνδυάζοντας το μοντέλο του δακτυλίου του Αϊνστάιν και την κατανομή των αστεριών στον γαλαξία, μπορέσαμε να μετρήσουμε ότι το κλάσμα μάζας που αποτελείται από σκοτεινή ύλη στο κέντρο του φακού είναι μόνο 11 τοις εκατό», είπε η Giulia Despali από το Πανεπιστήμιο της Μπολόνια.
«Υπενθυμίζουμε ότι η σκοτεινή ύλη αποτελεί περίπου το 85 τοις εκατό της συνολικής ύλης στο σύμπαν μας, επομένως οι κεντρικές περιοχές των γαλαξιών είναι πραγματικά περίεργες».
Η ανακάλυψη του Einstein Ring
Ο γαλαξίας NGC 6505, που βρίσκεται περίπου 590 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, είναι ο γαλαξίας που δημιουργεί αυτόν τον βαρυτικό φακό.
Ο Eilon Cohen, αναλυτής ασφαλείας στο Checkmarx, δήλωσε ότι η ανακάλυψη αυτή είναι σπάνια, καθώς γαλαξίες κοντά στη Γη συνήθως δεν είναι ικανοί να εστιάσουν το φως από πίσω πηγές αρκετά ισχυρά για να σχηματίσουν πολλαπλές εικόνες.
«Αυτή η πρώτη ισχυρή βαρυτική λήψη που ανακαλύφθηκε από το Euclid έχει μοναδικά χαρακτηριστικά», δήλωσε ο Massimo Meneghetti, μέλος της ομάδας και ερευνητής στο Εθνικό Ινστιτούτο Αστροφυσικής.
Η σημασία του Einstein Ring
Το φως που σχηματίζει το τέλειο Einstein ring προέρχεται από έναν πολύ πιο απομακρυσμένο γαλαξία, το οποίο έχει ταξιδέψει προς εμάς για περίπου 4,4 δισεκατομμύρια χρόνια.
Αυτό σημαίνει ότι όταν το φως του άφησε την πηγή του, το ηλιακό μας σύστημα ήταν περίπου 200 εκατομμυρίων ετών. Η ανακάλυψη αυτή επιτρέπει στους επιστήμονες να μελετήσουν τη μάζα και τη δομή του γαλαξία NGC 6505, συμπεριλαμβανομένης της μάζας της αόρατης σκοτεινής ύλης.
Βαρυτική λάμψη και σκοτεινή ύλη
Η ανακάλυψη του Einstein ring επιτρέπει στους ερευνητές να εξετάσουν τη διανομή της μάζας στον γαλαξία, αποκαλύπτοντας ότι μόνο το 11% της μάζας στο κέντρο του φακού αποτελείται από σκοτεινή ύλη.
Αυτό είναι σημαντικό, καθώς η σκοτεινή ύλη συνιστά περίπου το 85% της συνολικής ύλης στο σύμπαν μας. Ο Cohen εξήγησε ότι «η δημιουργία πλήρων Einstein rings όπως αυτή του NGC 6505 είναι ένα ακόμη πιο σπάνιο γεγονός, καθώς απαιτεί ο γαλαξιακή φακός και η πηγή να είναι τέλεια ευθυγραμμισμένες με το τηλεσκόπιό μας».
Μελλοντικές έρευνες
Το τηλεσκόπιο Euclid αναμένεται να ανακαλύψει περίπου 20 ισχυρούς βαρυτικούς φακούς όπως ο Altieri’s lens, αλλά θα εντοπίσει πάνω από 100.000 άλλους βαρυτικούς φακούς κατά τη διάρκεια της αποστολής του.
Αυτό θα οδηγήσει σε μια λεπτομερή χαρτογράφηση της διανομής της ύλης, τόσο ορατής όσο και σκοτεινής, σε γαλαξίες και γαλαξιακά σμήνη. Οι νέες παρατηρήσεις του Euclid θα βοηθήσουν στην κατανόηση των διαδικασιών σχηματισμού και εξέλιξης των γαλαξιών.
«Για αυτούς τους λόγους, δεν περιμένουμε από το Euclid να παρατηρήσει πολλούς φακούς όπως ο NGC 6505».
«Ακόμη και αν λάβουμε υπόψη τη μεγάλη περιοχή του ουρανού που θα καλυφθεί κατά τη διάρκεια της αποστολής, αναμένουμε να μπορέσουμε να ανακαλύψουμε το πολύ 20 φακούς σαν αυτόν».
Η ανακάλυψη του Einstein ring από το τηλεσκόπιο Euclid προσφέρει νέες προοπτικές για την κατανόηση της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας, καθώς και για τις διαδικασίες σχηματισμού και εξέλιξης των γαλαξιών.
Η έρευνα αυτή δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Astronomy & Astrophysics στις 10 Φεβρουαρίου.