Euclid, een ESA-missie (European Space Agency) met bijdragen van NASA, heeft een verrassende ontdekking gedaan in onze kosmische achtertuin: een fenomeen dat een Einstein-ring wordt genoemd. Een Einstein-ring is licht van een ver sterrenstelsel dat buigt om een ring te vormen die lijkt uitgelijnd met een voorgrondobject. De naam verwijst naar Albert Einstein, wiens algemene relativiteitstheorie voorspelt dat licht buigt en helderder wordt rond objecten in de ruimte. Op deze manier fungeren bijzonder massieve objecten zoals sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels als kosmische vergrootglazen, waardoor nog verder weg gelegen objecten zichtbaar worden. Wetenschappers noemen dit gravitationele lensvorming.
Wetenschapper Bruno Altieri van het Euclid-archief merkte in september 2023 een zweem van een Einstein-ring op tussen de beelden van de vroege testfase van het ruimteschip. “Zelfs bij die eerste waarneming kon ik het zien, maar nadat Euclides meer waarnemingen van het gebied had gedaan, konden we een perfecte Einsteinring zien,” zei Altieri. “Voor mij, met een levenslange interesse in gravitationele lensvorming, was dat verbazingwekkend.” De ring lijkt het centrum te omcirkelen van een goed bestudeerd elliptisch sterrenstelsel genaamd NGC 6505, dat zich ongeveer 590 miljoen lichtjaar van de aarde bevindt in het sterrenbeeld Draak (Draco). Dat klinkt ver, maar op de schaal van het hele universum is NGC 6505 dichtbij. Dankzij de hoge-resolutie-instrumenten van Euclides is dit de eerste keer dat de lichtring rond het sterrenstelsel is gedetecteerd.
Licht van een veel verder weg gelegen helder sterrenstelsel, zo'n 4,42 miljard lichtjaar van ons vandaan, creëert de ring in het beeld. De zwaartekracht heeft dit licht vervormd toen het naar ons toe kwam. Dit verre sterrenstelsel is nog niet eerder waargenomen en heeft nog geen naam. “Een Einstein-ring is een voorbeeld van sterke gravitationele lensvorming,” legt Conor O'Riordan uit, van het Max Planck Instituut voor Astrofysica in Duitsland, en hoofdauteur van het eerste wetenschappelijke artikel waarin de ring wordt geanalyseerd. Een sterke zwaartekrachtlens produceert meerdere beelden van een achtergrondbron die als bogen kunnen verschijnen en bijvoorbeeld een ring als deze vormen. "Alle sterke lenzen zijn speciaal, omdat ze zo zeldzaam zijn, en ze zijn wetenschappelijk ongelooflijk nuttig. Deze is bijzonder speciaal, omdat hij zo dicht bij de aarde staat en de uitlijning hem heel mooi maakt."
Einsteinringen zijn een rijk laboratorium voor wetenschappers om veel mysteries van het heelal te onderzoeken. Een onzichtbare vorm van materie, donkere materie genaamd, draagt bijvoorbeeld bij aan het buigen van licht in een ring, dus dit is een indirecte manier om donkere materie te bestuderen. Einsteinringen zijn ook relevant voor de uitdijing van het heelal omdat de ruimte tussen ons en deze sterrenstelsels, zowel op de voorgrond als op de achtergrond, uitrekt. Wetenschappers kunnen ook meer te weten komen over het achtergrondsterrenstelsel zelf. “Ik vind het erg intrigerend dat deze ring is waargenomen in een bekend sterrenstelsel, dat voor het eerst werd ontdekt in 1884,” zei Valeria Pettorino, ESA Euclid projectwetenschapper. "Het sterrenstelsel is al heel lang bekend bij astronomen. En toch is deze ring nooit eerder waargenomen. Dit laat zien hoe krachtig Euclid is, door nieuwe dingen te vinden, zelfs op plekken waarvan we dachten dat we ze goed kenden. Deze ontdekking is zeer bemoedigend voor de toekomst van de Euclid-missie en toont haar fantastische mogelijkheden."
Door te onderzoeken hoe het heelal zich in de loop van zijn kosmische geschiedenis heeft uitgebreid en gevormd, zal Euclides meer onthullen over de rol van zwaartekracht en de aard van donkere energie en donkere materie. Donkere energie is de mysterieuze kracht die de uitdijing van het heelal lijkt te veroorzaken. De ruimtetelescoop zal meer dan een derde van de hemel in kaart brengen en miljarden sterrenstelsels tot 10 miljard lichtjaar ver observeren. Men verwacht ongeveer 100.000 sterke zwaartekrachtlenzen te vinden. “Euclid zal een revolutie teweegbrengen met al deze gegevens die we nog nooit eerder hebben gehad,” voegde O'Riordan eraan toe.
Hoewel het vinden van deze Einstein-ring een prestatie is, moet Euclid op zoek naar een ander, minder visueel voor de hand liggend type gravitationele lensing, “zwakke lensing” genaamd, om haar zoektocht naar het begrijpen van donkere energie te helpen volbrengen. Bij zwakke lensing lijken achtergrondstelsels slechts licht uitgerekt of verplaatst. Om dit effect te detecteren, moeten wetenschappers miljarden sterrenstelsels analyseren. Euclid werd op 1 juli 2023 gelanceerd vanaf Cape Canaveral in Florida en begon op 14 februari 2024 met een gedetailleerd onderzoek van de hemel. De missie creëert geleidelijk de meest uitgebreide 3D-kaart van het heelal tot nu toe. De vondst van de Einstein-ring zo vroeg in zijn missie geeft aan dat Euclid op koers ligt om nog veel meer geheimen van het heelal bloot te leggen.
Een close-up van het centrum van het sterrenstelsel NGC 6505, met de heldere Einstein-ring erop uitgelijnd
, gemaakt door ESA's Euclid ruimtetelescoop. - Foto: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA
Bron: NASA
