Новый портрет плоской области Млечного Пути от Эвклида

Космический телескоп Эвклид Европейского космического агентства (ЕКА) был создан для измерения красного смещения огромного количества галактик. Цель заключается в том, чтобы понять темную материю, темную энергию и расширение Вселенной. Но поскольку телескоп оснащен широкоугольной камерой на 600 МБ, он также может захватывать впечатляющие изображения.

Именно это Эвклид сделал недавно, когда он запечатлел галактический бугор Млечного Пути. Бугор — это плотно упакованная область, которая содержит около 10 миллиардов звезд, в основном более старых и красных. Эти звезды восходят к формированию галактики около 10 или 11 миллиардов лет назад. На этом изображении от марта 2025 года космический телескоп запечатлел около 60 миллионов звезд. Он также захватил другие объекты, такие как туманности и звездные скопления.

Эта инфографика показывает контекст для галактического бугра и также типы объектов, найденных на изображении. Кредит изображения: изображения Эвклида: ЕКА/Эвклид/Консорциум Эвклида/НАСА, CFHT, обработка изображения Ж.-К. Кийандр и Э. Бертина (CEA Paris-Saclay); художественные впечатления о Млечном Пути: ЕКА/Гайя/DPAC, Стефан Пейн-Уорденар) Лицензия: CC BY-SA 3.0 IGO или стандартная лицензия ЕКА

Эвклид потратил 26 часов на захват этого изображения в 10 отдельных точках. Каждая отдельная точка охватывала область, большую, чем полная Луна. Стоит отметить, что Эвклид, хотя и потребовалось 26 часов для этого, захватил это изображение гораздо быстрее, чем другие телескопы могли бы.

Этот увеличенный фрагмент изображения показывает, насколько плотно упакован бугор Млечного Пути. Кредит изображения: ЕКА/Эвклид/Консорциум Эвклида/НАСА, CFHT, обработка изображения Ж.-К. Кийандр и Э. Бертина (CEA Paris-Saclay). Лицензия: CC BY-SA 3.0 IGO или стандартная лицензия ЕКА

Это изображение с 60 миллионами звезд идеально подходит для гравитационного микролинзирования, техники, которая может находить очень слабые объекты, такие как экзопланеты. Она работает, когда две звезды выстраиваются друг с другом с точки зрения Эвклида. Масса передней звезды искажает пространство-время и увеличивает и осветляет заднюю звезду. Когда экзопланета обращается вокруг передней звезды, это изменяет изображение задней звезды незначительным образом, и телескопы могут уловить это небольшое изменение. Но гравитационное микролинзирование работает только в переполненном звездном поле, где случайные выравнивания звезд более вероятны. Наземные телескопы сделали все открытия экзопланет с помощью этой техники до сих пор, но Эвклид должен превзойти их.

Эта графика показывает, как работает гравитационное микролинзирование. Когда две звезды выстраиваются, передняя звезда действует как линза для задней звезды. Когда экзопланета обращается вокруг передней звезды, телескопы могут обнаружить изменение света. Кредит изображения: ЕКА. Лицензия: CC BY-SA 3.0 IGO или стандартная лицензия ЕКА

Гравитационное микролинзирование никогда не входило в основную миссию Эвклида, хотя оно рассматривалось как часть его наследственной науки. Когда он направляется на галактический бугор, он не смотрит на свои основные научные области. У Эвклида есть определенные ограничения миссии, основанные на тепловых и случайных условиях освещения. Он должен продолжать направлять свой коронограф на Солнце, чтобы оставаться холодным. Поскольку галактический бугор находится в фиксированном направлении, и поскольку поле зрения Эвклида охватывает небо в течение года, он может смотреть на бугор только дважды в год, во время равноденствий. И поскольку наблюдение его основных полей не было бы столь продуктивным в это время, он смотрит на бугор вместо этого, где плотно упакованные звезды делают гравитационное микролинзирование более вероятным.

"Чтобы поймать микролинзирование, нужно наблюдать участки неба, переполненные звездами, такие как близко к центру нашей галактики," объясняет Жан-Филипп Болиу из Института астрофизики Парижа во Франции. Он был первоначальным инициатором исследования галактического бугра Эвклида и совместно возглавлял рабочую группу по экзопланетам Консорциума Эвклида.

"За последние двадцать лет было открыто почти 300 экзопланет с использованием этой техники, все с наземными телескопами и все в сторону центра нашей галактики. Это изображение от Эвклида включает 51 известную планетарную систему — и оно поможет в изучении многих других, которые будут найдены," добавил Болиу.

26 часов, потраченных на захват этого изображения, недостаточно для поиска экзопланет. Для этого требуются гораздо более длительные наблюдения. Но этого было достаточно, чтобы определить массы некоторых ранее открытых экзопланет.

Основной вклад в исследование галактического бугра Эвклида может возникнуть, когда другие телескопы, такие как Роман Грейс Нэнси, проведут свои собственные исследования. Миссия Романского космического телескопа разработана вокруг нескольких исследований, одно из которых — 15-месячное исследование временной области галактического бугра (GBTDS). Оно будет искать события микролинзирования в галактическом бугре и ожидается, что найдет около 1400 холодных экзопланет с массами больше, чем у Марса. Это число также будет включать около 300 экзопланет с массами менее трех земных. Астрономы будут использовать данные от Эвклида, чтобы помочь понять события микролинзирования.

"За 24 часа Эвклид уже захватил звезды, участвующие во всех будущих событиях микролинзирования, которые обнаружит Романский космический телескоп, но до того, как звезды и планеты, участвующие в них, выровнялись," сказала Наталия Ректсини из Института астрофизики Парижа во Франции, которая возглавила выпуск данных о галактическом бугре Эвклида для научного сообщества.

"Это означает, что любой, кто обнаружит событие микролинзирования в той же области, например, с помощью Романа, сможет теперь использовать данные Эвклида как временную ссылку в прошлом и увидеть, как звезды выглядели до того, как они наложились," объясняет Наталия. "Поскольку Эвклид может четко разделять отдельные звезды, можно затем измерить, как быстро они движутся со временем, и использовать эту информацию для подтверждения существования планеты и определения ее массы. Это было бы невозможно с данными из одной точки времени."

Методы экзопланет сталкиваются с собственными наблюдательными предвзятостями. Например, метод транзита более вероятно находит более крупные планеты на близких орбитах, а не меньшие планеты на более широких орбитах. Но гравитационное микролинзирование отличается.

"Эта техника не имеет предвзятости, мы открываем все, что есть," сказала Наталия. "Она уникально подходит для открытия холодных экзопланет. И мы ожидаем, что каждая звезда в Млечном Пути будет иметь по крайней мере одну такую планету."

Некоторые ранее открытые экзопланеты все еще не имеют точных измерений своих масс, и Эвклид предоставит это. "Я возглавлял команду, которая открыла OGLE-2005-BLG-390Lb 20 лет назад," сказал Болиу. "Это ледяная планета, немного похожая на Хот из Звездных войн. После всего этого времени я рад, что Эвклид, возможно, наконец, позволит нам измерить ее точную массу."

Эта иллюстрация художника показывает экзопланету OGLE-2005-BLG-390Lb. Ледяной мир получил прозвище Хот, в честь планеты из Звездных войн. Хотя она была открыта 20 лет назад, ее масса никогда не была точно измерена. Эвклид может наконец измерить ее массу. Кредит изображения: By ESO - http://www.eso.org/public/news/eso0603/, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11045388

"Всего за 24 часа Эвклид предоставил уникальные данные о центре Млечного Пути, с большим и четким видом на этот регион. Со временем расстояние между источниками и линзами увеличивается. Вот почему эти данные Эвклида будут временной ссылкой для прошлых и будущих миссий и позволят изучать экзопланеты и их массы. Эти данные также могут быть использованы для других научных приложений, от коричневых карликов и двойных звезд до движений звезд и пыли в нашей галактике.