Na snímku eliptické galaxie NGC 6505 se kolem jejího jasného středu vine tenký svítící kruh. Na první pohled by mohl působit jako struktura patřící k samotné galaxii, ve skutečnosti je však mnohem vzdálenější. Evropský kosmický teleskop Euclid zde zachytil úplný Einsteinův prstenec: obraz cizí galaxie, jehož světlo při cestě vesmírem ohnula gravitace objektu v popředí.
NGC 6505 leží v souhvězdí Draka přibližně 5,6 × 1024 metrů od Země. V astronomickém měřítku je to blízké okolí, a proto je objev pozoruhodný i tím, kde se odehrál. Tato galaxie byla známa už od roku 1884 a pozorována byla opakovaně. Až citlivé přístroje Euclidu však ukázaly, že přesně za jejím středem leží další dosud nepojmenovaná galaxie, vzdálená asi 4,2 × 1025 metrů.
Einsteinův prstenec vzniká při vzácně přesném zákrytu ve směru pohledu. Gravitace masivní galaxie v popředí zakřivuje časoprostor, a tím i dráhu světla, které přichází z galaxie za ní. Tento jev se nazývá gravitační čočkování: objekt v popředí funguje jako kosmická čočka, přestože nemá žádný skleněný povrch. Kdyby nebylo zarovnání téměř přesné, vzdálený zdroj by se na snímku rozpadl do několika oblouků nebo oddělených obrazů. Při vhodné geometrii se jeho obraz uzavře do kruhu.
V tomto případě nejde jen o hezkou optickou kuriozitu. Prstenec obsahuje několik obrazů jediné vzdálené galaxie, zvětšených a roztažených kolem středu NGC 6505. Vědci mohou podle jejich polohy, tvaru a jasu vypočítávat, jak je v popřední galaxii rozložena veškerá hmota. Nejen hvězdy, které svítí, ale také temná hmota, tedy dosud nepozorovaná složka vesmíru projevující se především gravitačně.
Prstenec viditelný i na rozostřeném záběru
Příběh objevu je neobvyklý. Euclid byl vypuštěn 1. července 2023 a během září téhož roku ještě procházel zkušebním provozem. Jeden z raných záběrů byl pořízen záměrně rozostřeně při kontrole přístroje a hledání případné kontaminace ledem. Právě v takovém snímku si archivář mise Bruno Altieri všiml náznaku prstence. Následná zaostřená pozorování potvrdila, že nejde o vadu obrazu ani o útvar v NGC 6505.
Studie zveřejněná v časopise Astronomy & Astrophysics spojila snímky Euclidu s pozemními měřeními. Spektrograf Keck Cosmic Web Imager pomohl určit vzdálenost galaxie v pozadí a data projektu DESI poskytla informaci o pohybech hvězd v NGC 6505. Autoři zmodelovali prstenec o úhlovém poloměru 2,5 úhlové vteřiny. V místě popřední galaxie tomu odpovídá poloměr asi 6,5 × 1019 metrů. Právě tato velikost spolu s pohybem hvězd umožňuje odhadovat, kolik hmoty je uvnitř dané oblasti soustředěno.
Výsledky zároveň ukazují hranice toho, co lze z jediného krásného obrazu vyčíst. Model naznačil, že v oblasti uvnitř prstence připadá na temnou hmotu přibližně jedna desetina celkové hmotnosti, ale tento odhad závisí na tom, jak astronomové popíší rozdělení hvězd a hmoty v centru galaxie. Taková měření proto nejsou přímým „fotografováním“ temné hmoty. Jde o důsledné porovnávání skutečného prstence s obrazem, který by vytvořily různé matematické modely gravitačního pole.
Pro Euclid byl nález první objevenou silnou gravitační čočkou a zároveň první takovou čočkou nalezenou v galaxii z katalogu NGC v rámci jakékoli přehlídky. Silné čočkování vytváří nápadné oblouky a vícenásobné obrazy; hlavním úkolem Euclidu je ale hledat mnohem jemnější, takzvané slabé čočkování. To se projevuje jen nepatrným systematickým protažením obrovského množství vzdálených galaxií. Z jeho statistiky má vzniknout trojrozměrná mapa velkorozměrové stavby vesmíru a přesnější testy vlivu temné hmoty i temné energie. Dokonalý kruh u dávno známé galaxie tak posloužil jako mimořádně názorná ukázka schopností mise, jejíž podstatné objevy budou často mnohem méně nápadné.
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.