Новий портрет скупченого гало Чумацького Шляху від Євкліда

Космічний телескоп Європейського космічного агентства (ESA) Євклід створений для вимірювання червоного зсуву величезної кількості галактик. Мета полягає в розумінні темної матерії, темної енергії та розширення Всесвіту. Але оскільки телескоп має ширококутну камеру об'ємом 600 МБ, він також може захоплювати драматичні зображення.

Саме це нещодавно зробив Євклід, коли зобразив гало Чумацького Шляху. Гало — це щільно упакована область, що містить близько 10 мільярдів зірок, переважно старіших і червоніших. Ці зірки виникли під час формування галактики приблизно 10 або 11 мільярдів років тому. На цьому зображенні з березня 2025 року космічний телескоп захопив близько 60 мільйонів зірок. Він також зафіксував інші об'єкти, такі як туманності та зоряні скупчення.

Євклід витратив 26 годин на захоплення цього зображення в 10 окремих позиціях. Кожна окрема позиція охоплювала площу, більшу за розмір повного Місяця. Варто зазначити, що Євклід, хоча йому знадобилося 26 годин, захопив це зображення набагато швидше, ніж інші телескопи могли б.

Це зображення з 60 мільйонами зірок ідеально підходить для гравітаційного мікролінзування, техніки, яка може знаходити дуже слабкі об'єкти, такі як екзопланети. Це працює, коли дві зірки вирівняні одна з одною з точки зору Євкліда. Маса зірки на передньому плані викривляє простір-час і збільшує та освітлює зірку на задньому плані. Коли екзопланета обертається навколо зірки на передньому плані, це незначно змінює зображення зірки на задньому плані, і телескопи можуть виявити цю невелику зміну. Але гравітаційне мікролінзування працює лише в щільному зоряному полі, де випадкові вирівнювання зірок більш імовірні. На сьогодні всі відкриття екзопланет з цією технікою були зроблені наземними телескопами, але Євклід повинен перевершити їх.

Гравітаційне мікролінзування ніколи не було частиною основної місії Євкліда, хоча воно розглядалося як частина його наукової спадщини. Коли він націлений на галактичне гало, він не дивиться на свої основні наукові поля. У Євкліда є певні обмеження місії, засновані на термічних і сторонніх світлових умовах. Він повинен постійно націлювати свій коронограф на Сонце, щоб залишатися холодним. Оскільки галактичне гало знаходиться в фіксованому напрямку, а поле зору Євкліда проходить через небо протягом року, він може дивитися на гало лише двічі на рік, під час рівнодення. І оскільки спостереження його основних полів не буде таким продуктивним у ці часи, він дивиться на гало, де щільно упаковані зірки роблять гравітаційне мікролінзування більш імовірним.

“Щоб зафіксувати мікролінзування, потрібно спостерігати частини неба, які переповнені зірками, такі як поблизу центру нашої галактики,” пояснює Жан-Філіп Больє з Інституту астрофізики Парижа у Франції. Він був ініціатором обстеження галактичного гало Євкліда і спільно очолював робочу групу з екзопланет Євклідського консорціуму.

“Протягом останніх двадцяти років було відкрито майже 300 екзопланет за допомогою цієї техніки, всі з наземними телескопами і всі — в напрямку центру нашої галактики. Це зображення від Євкліда включає 51 відому планетну систему — і воно допоможе в дослідженні багатьох інших, які будуть знайдені,” додав Больє.

26 годин, витрачених на захоплення цього зображення, недостатньо для виявлення будь-яких екзопланет. Для цього потрібні набагато довші спостереження. Але цього було достатньо, щоб визначити маси деяких раніше відкритих екзопланет.

Основний внесок з обстеження галактичного гало Євкліда може виникнути, коли інші телескопи, такі як Роман, проведуть свої власні обстеження. Місія космічного телескопа Романа спроектована навколо кількох обстежень, одне з яких — 15-місячне обстеження часу галактичного гало (GBTDS). Він шукатиме події мікролінзування в галактичному гало і очікується, що знайде близько 1,400 холодних екзопланет з масами більшими за Марс. Це число також включатиме близько 300 екзопланет з масами менше трьох земних мас. Астрономи використовуватимуть дані з Євкліда, щоб допомогти зрозуміти події мікролінзування.

“Протягом 24 годин Євклід вже захопив зірки, залучені до всіх майбутніх подій мікролінзування, які виявить космічний телескоп Романа, але до того, як зірки та планети, що беруть участь, вирівняються,” сказала Наталія Ректсіні з Інституту астрофізики Парижа у Франції, яка очолювала випуск даних обстеження галактичного гало Євкліда для наукової спільноти.

“Це означає, що будь-хто, хто виявить подію мікролінзування в тій же області, наприклад, з Романом, зможе з цього моменту використовувати дані Євкліда як часову довідку в минулому і побачити, як виглядали зірки до того, як вони наклалися,” пояснює Наталія. “Оскільки Євклід може чітко розділити окремі зірки, можна буде виміряти, як швидко вони рухаються з часом, і використовувати цю інформацію для підтвердження існування планети та визначення її маси. Це не було б можливим з даними з одного моменту часу.”

Методи екзопланет стикаються з власними спостережними упередженнями. Наприклад, метод транзиту більш імовірно виявляє більші планети на близьких орбітах, ніж менші планети на ширших орбітах. Але гравітаційне мікролінзування — це інше.

“Ця техніка не має упереджень, ми відкриваємо все, що є,” сказала Наталія. “Вона унікально підходить для виявлення холодних екзопланет. І ми очікуємо, що кожна зірка в Чумацькому Шляху має принаймні одну таку планету.”

Деякі раніше відкриті екзопланети все ще не мають точних вимірювань своїх мас, і Євклід надасть це. “Я очолював команду, яка відкрила OGLE-2005-BLG-390Lb 20 років тому,” сказав Больє. “Це крижана планета, трохи схожа на Хот з Зоряних Війн. Після всього цього часу я радий, що Євклід, можливо, нарешті дозволить нам виміряти її точну масу.”

“Лише за 24 години Євклід надав унікальні дані про центр Чумацького Шляху, з великим і чітким видом на цю область. З часом відстань між джерелами та лінзами збільшується. Ось чому ці дані Євкліда стануть часовою довідкою для минулих і майбутніх місій і дозволять вивчати екзопланети та їх маси. Ці дані також можуть бути використані для інших наукових застосувань, від коричневих карликів і двійкових зірок до зоряних рухів і пилу в нашій галактиці.