Ďalekohľad Euclid bol v správny čas na správnom mieste, vďaka čomu zachytil extrémne vzácny jav, akým je Einsteinov prstenec.
Einsteinov prstenec okolo galaxie NGC 6505, ktorý zachytil ďalekohľad Euclid. Zdroj: ESA. ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre, G. Anselmi, T. Li
Ďalekohľad Euclid Európskej kozmickej agentúry (ESA) nesie meno slávneho gréckeho matematika, otca geometrie. Astronómovia ho nazývajú aj detektívom tmavého vesmíru, pretože jeho cieľom je pátrať po stopách záhadnej tmavej (skrytej) hmoty a ešte záhadnejšej tmavej energie.
V rámci svojej šesťročnej misie sa chystá preskúmať značný kus vesmíru vrátane obrovského množstva galaxií vzdialených až 10 miliárd svetelných rokov. Svoj prvý úžasný objav však urobil nečakane a veľmi rýchlo, prakticky už na našom kozmickom dvore.
Dokonalý Einsteinov prstenec
Euclid sa vydal skúmať tmavý vesmír z mysu Canaveral 1. júla 2023 na rakete Falcon 9 (SpaceX). Pred začatím ostrej výskumnej fázy sa tím vedcov a inžinierov na Zemi potreboval ubezpečiť, že funguje správne. Počas testovacej fázy v septembri 2023 poslal Euclid na Zem niekoľko náhodných obrázkov. Boli zámerne rozostrené, ale na jednom takomto rozmazanom zábere si vedec Bruno Altieri z archívu teleskopu Euclid všimol náznak veľmi zaujímavého javu. Rozhodol sa naň pozrieť bližšie.
„Pozerám sa na údaje z ďalekohľadu Euclid hneď, keď prichádzajú,“ vysvetlil Altieri. „Dalo sa to zistiť už z prvého pozorovania, ale po tom, ako Euclid poslal ďalšie zábery, sme mohli vidieť dokonalý Einsteinov prstenec. Keďže sa celý život zaujímam o gravitačné šošovky, bolo to úžasné.“
Einsteinov prstenec, extrémne vzácny jav, sa očiam astronómov odhalil vďaka zhode náhod. Euclid zameral svoj výkonný širokouhlý objektív na neďalekú galaxiu NGC 6505, ktorú od Zeme delí asi 590 miliónov svetelných rokov. Urobil to vo chvíli, keď sa za ňou ukrýval oveľa jasnejší objekt, vzdialený 4,42 miliardy svetelných rokov. Ide o neznámu galaxiu, ktorú predtým astronómovia ešte nepozorovali, a preto ju ani nemohli pomenovať.
V správny moment na správnom mieste
Galaxia NGC 6505 v tej chvíli zafungovala ako šošovka, ktorá svojou gravitáciou zdeformovala a zvýraznila svetlo vzdialenejšej galaxie smerujúce do objektívu ďalekohľadu Euclid. Ten sa práve nachádzal na spojnici medzi oboma svetelnými zdrojmi, vďaka čomu mohol zachytiť Einsteinov prstenec.
Bol v správny moment na správnom mieste a mohol tento okamih využiť vďaka svojej neuveriteľne citlivej výbave (má napríklad výrazne širší záber ako Vesmírny teleskop Jamesa Webba, ktorý sa vďaka svojej ďalekozrakosti zameriava skôr na menšie, no vzdialenejšie objekty).
„Einsteinov prstenec je príkladom silnej gravitačnej šošovky,“ vysvetlil Conor O’Riordan z Inštitútu Maxa Plancka pre astrofyziku v Nemecku a hlavný autor prvého vedeckého článku analyzujúceho prstenec. Ďalej uviedol, že všetky silné šošovky sú nielen veľmi zvláštnym, ale z vedeckého hľadiska aj neuveriteľne užitočným úkazom. Tento je pre astronómov obzvlášť cenný, pretože ho Euclid našiel tak blízko Zeme.
Detailný záber Einsteinovho prstenca okolo galaxie NGC 6505. Gravitáciou ho vytvára v pozadí skreslené svetlo z jasnejšej galaxie vzdialenej 4,42 miliardy svetelných rokov, ktorú predtým astronómovia ešte nikdy nepozorovali, čiže nemá ani meno. Zdroj: ESA. Credit: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA
Einstein a efekt gravitačnej šošovky
Všeobecná teória relativity Alberta Einsteina z roku 1915 predpovedá, že vďaka gravitácii sa bude svetlo ohýbať okolo hmotných objektov v priestore, preto môže napríklad galaxia alebo kopa galaxií ako obrovská prirodzená šošovka zdeformovať a zaostriť svetlo, ktoré vychádza z objektov ďaleko za nimi (musia však byť so „šošovkou“ v jednej rovine).
Efekt gravitačnej šošovky je tým silnejší, čím hmotnejšie sú objekty, ktoré deformujú svetlo pochádzajúce zo vzdialenejších objektov. Ako ukazuje i tento prípad, vďaka tomuto efektu môžeme uvidieť svetlo vzdialených galaxií, ktoré by pre nás inak zostali buď skryté, alebo prakticky nepozorovateľné. A občas sa to deje aj v takejto esteticky príťažlivej forme.
Sám Einstein urobil najväčší kus práce na gravitačných šošovkách až po svojej emigrácii do USA. Predbežné výpočty vychádzajúce z ohybu svetla okolo hmotných objektov síce urobil nemecký fyzik už v roku 1912, vrátil sa k nim však až v období choroby a smrti svojej druhej manželky Elsy (1936) na popud amatérskeho astronóma z vtedajšieho Československa Rudiho Mandla, ktorý Einsteina navštívil v Princetone. Einstein si však nemyslel, že sa niekedy podarí tento, podľa neho iba teoretický, efekt pozorovať. Rovnako tak neveril ani v možnosť reálnej existencie čiernych dier, ktorá takisto vyplýva z jeho teórie relativity.
Prírodné laboratórium
Dnes sú Einsteinove prstence a gravitačné šošovky všeobecne pre vedcov prírodným laboratóriom, ktoré nemožno vytvoriť na Zemi. Prvý raz sa efekt gravitačnej šošovky prakticky uplatnil v roku 1979, keď ukázal, že dva pozorované extrémne jasné vzdialené kvazary sú v skutočnosti jedným objektom. Vďaka obrovským vzdialenostiam, na ktorých sa prejavujú gravitačné účinky veľmi hmotných objektov, môžu vedci študovať rozpínanie vesmíru, odhaľovať prítomnosť a účinky tmavej hmoty (prípadne tmavej energie) a skúmať zdroj pozadia, ktorého svetlo ohýba tmavá hmota ležiaca medzi nami a zdrojom.
„Považujem za veľmi zaujímavé, že tento prstenec sme uvideli vďaka známej galaxii objavenej v roku 1884,“ povedala Valeria Pettorinová, vedecká pracovníčka projektu. „Túto galaxiu astronómovia poznajú už veľmi dlho, a predsa prstenec nikdy predtým nevideli. Ukazuje to, aký mocný je Euclid, ktorý nachádza nové veci aj na miestach, o ktorých sme si mysleli, že ich dobre poznáme. Tento objav nás veľmi povzbudil, lebo ukázal fantastické možnosti celej misie.“
Infografika vysvetľujúca, ako vzniká Einsteinov prstenec. Keď pozorujeme vzdialenú galaxiu ďalekohľadom, jej svetlo môže natrafiť na inú galaxiu cestou k nám. Táto predná galaxia pôsobí ako zosilňujúca šošovka ohýbajúca svojou gravitáciou svetelné lúče. Ide o jav známy ako gravitačné šošovky. Ak sú zadná galaxia, predná galaxia a ďalekohľad v jednej línii, obrázok sa javí ako prsteň – nazývaný Einstenov prsteň. Zdroj: ESA. Credit: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA
Najrozsiahlejšia 3D mapa vesmíru
Doteraz bolo známych menej ako 1000 silných gravitačných šošoviek, ešte menej dokázali ďalekohľady zobraziť vo vysokom rozlíšení. Euclid by mohol podľa vedcov z misie nájsť až 100 000 silných šošoviek a celkovo dodať toľko nových zaujímavých údajov, že to spôsobí revolúciu v tejto oblasti.
Hlavnou úlohou ďalekohľadu Euclid bude najmä hľadanie jemnejších účinkov slabej gravitačnej šošovky, kde sa galaxie v pozadí zdajú byť len mierne natiahnuté alebo posunuté, preto budú vedci musieť preštudovať zábery miliárd galaxií.
Hmotná galaktická kopa Abell 2390 patrí medzi najúžasnejšie zábery ďalekohľadu Euclid. Táto snímka predstavuje výsek s vyšším rozlíšením z väčšieho záberu, na ktorom je galaktická kopa Abell 2390. Zdroj: ESA. Credit: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi
Podrobný prieskum oblohy začal Euclid 14. februára 2024 a postupne vytvára doteraz najrozsiahlejšiu 3D mapu vesmíru. Jedným z jeho najúžasnejších doterajších úlovkov je napríklad hmotná galaktická kopa Abell 2390 vzdialená 2,7 miliardy svetelných rokov od Zeme, čo je „portrét“ vyše 50 000 galaxií.
Dokázal zachytiť aj slabé svetlo hviezdnych tulákov, teda osirelých hviezd, pohybujúcich sa v medzigalaktickom priestore, ktoré vytvárajú akýsi mrak obklopujúci celú kopu. Je možné, že práve osud týchto „uväznených“ osamelých hviezd poskytne jeden z dôkazov o gravitácii tmavej hmoty v okolí galaktickej kopy.
Zdroj: TS ESA
(zh)
