Euclid scopre un insolito anello di Einstein

Il telescopio spaziale Euclid ha scoperto un “anello di Einstein” in un luogo inaspettato: una galassia anonima che conosciamo da più di un secolo.

Una spettacolare sorpresa è emersa in una scansione di routine del cosmo: un “anello di Einstein” quasi perfetto, nascosto in bella vista intorno a una galassia che gli astronomi conoscevano da più di un secolo.

La scoperta, fatta dalla missione Euclid dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), è una testimonianza sia della serendipità cosmica che dello sguardo acuto del telescopio.

Durante l’esame delle prime immagini di prova, lo scienziato dell’Euclid Archive Bruno Altieri (ESA) ha notato qualcosa di insolito: una galassia distorta e fuori fuoco.

Pensava che fosse solo un altro problema di calibrazione; Tuttavia, qualcosa in questa caratteristica sfocata stuzzicò la sua curiosità.

Ciò che rende questa particolare scoperta così unica è la sua posizione. La galassia in primo piano, NGC 6505 nella costellazione del Drago, è relativamente vicina, a soli 590 milioni di anni luce dalla Terra.

La maggior parte degli anelli di Einstein scoperti in precedenza si trova intorno a galassie molto più distanti, il che li rende più difficili da studiare in dettaglio.

La galassia di sfondo è insolitamente vicina rispetto ad altri oggetti con lente, anche se la sua luce ha impiegato 4,42 miliardi di anni per raggiungere la Terra.

“La probabilità di trovare una lente dipende da molteplici fattori, tra cui la distanza della sorgente e le posizioni relative della lente e della sorgente”, afferma Christopher Kochanek (Ohio State University).

“Questo sistema è raro perché sia l’obiettivo che la sorgente sono insolitamente vicini a noi”.

Inoltre, questa è la prima volta che un anello di Einstein è stato trovato centrato attorno al nucleo di una galassia di classe NGC, una categoria di galassie generiche catalogate già nel XIX secolo. L’astronomo americano Lewis A. Swift scoprì NGC 6505 nel 1884.

Come mai nessuno l’ha notato prima?

L’imaging ad alta risoluzione è la chiave per rilevare le lenti gravitazionali e, sorprendentemente, né il telescopio spaziale Hubble né il telescopio spaziale James Webb avevano osservato questa particolare galassia.

“È una noiosa galassia NGC”, spiega Altieri. “Ce ne sono 2.500. Perché qualcuno avrebbe dovuto studiare questo in dettaglio?”

Recenti osservazioni con telescopi terrestri, come la Suprime-Cam di Subaru alle Hawaii, suggeriscono la presenza dell’anello, ma solo se si sa esattamente cosa cercare.

“Se un telescopio fosse stato puntato su di esso negli ultimi anni, avresti potuto vederlo”, aggiunge Altieri. “Ma nessuno si aspettava che ci fosse qualcosa di insolito”.

Gli algoritmi di apprendimento automatico vengono talvolta utilizzati per identificare le lenti gravitazionali, ma in questo caso la scoperta ha richiesto l’intervento umano.

“È un po’ di fortuna, ma a volte l’occhio umano è bravo a individuare le cose”, dice Altieri.

Cosa possiamo imparare da questo anello?

Gli anelli di Einstein sono strumenti potenti per comprendere l’universo.

Aiutano a perfezionare le misurazioni delle distanze cosmiche e dei tassi di espansione, perché gli astronomi possono usarli per studiare come la luce proveniente dalla galassia di fondo è stata allungata e ingrandita.

In questo caso, l’immagine chiara consente anche di osservare più da vicino la galassia sullo sfondo.

“Dal momento che la fonte di questo anello è una galassia abbastanza vicina, possiamo studiare le immagini ingrandite in dettaglio, in particolare la dinamica delle sue stelle”, dice Kochanek

Analizzando il modo in cui la luce proveniente dalla galassia di fondo è piegata, gli scienziati possono misurare la massa di NGC 6505, compreso il suo contenuto di materia oscura.

Secondo i risultati iniziali, solo circa l’11% della massa all’interno dell’anello è materia oscura.

“Non c’è da sorprendersi”, osserva Kochanek.

In molti anelli di Einstein, la lente avviene più lontano nella galassia, dove la materia oscura contribuisce in modo più significativo, di solito tra il 25 e il 50% della massa. Ma qui, l’anello è molto più vicino al centro della galassia, dove domina la materia normale”.

Qual è il prossimo passo?

Questo anello di Einstein è solo l’inizio. “Stiamo rilevando molti più anelli di Einstein nell’indagine di Euclide”, dice Altieri. “Ma non ci aspettiamo nessuno così spettacolare come questo”.

L’ampio campo visivo e la visione nitida di Euclid gli consentono di coprire vaste aree del cielo e di rilevare oggetti rari persi dai telescopi precedenti.

Il suo obiettivo principale è quello di mappare più di un terzo del cielo, catalogando miliardi di galassie fino a quando l’universo aveva solo pochi miliardi di anni.

La missione dovrebbe trovare più di 100.000 lenti gravitazionali simili a questa.

Ma un’altra parte dell’obiettivo della missione è studiare la lente gravitazionale debole, in cui la materia oscura distorce più sottilmente le forme delle galassie.

Catalogando le lenti deboli su ampie fasce di cielo, Euclid aiuterà a mappare la struttura dell’universo e a migliorare la nostra comprensione della materia e dell’energia oscura.

La mappatura della materia oscura rivela come la gravità modella le strutture cosmiche e, confrontando questo con il tasso di espansione dell’universo, gli scienziati possono capire meglio come l’energia oscura influenza tale espansione.

Per ora, questa scoperta dell’Anello di Einstein serve come una prima vittoria per la missione di Euclide, suggerendo le meraviglie nascoste che deve ancora scoprire.

Immagine; ESA / Euclid / Euclid Consortium / NASA; Image processing by J.-C. Cuillandre, G. Anselmi, T. Li; CC BY-SA 3.0 IGO