Gedurende slechts één dag richtte onze ‘detective van het donkere heelal’, Euclid, zijn blik op het licht: het uiterst heldere binnenste gebied van onze Melkweg, ook wel de galactische bulge genoemd. Dit speciale verzoek kwam van astronomen die op zoek waren naar datgene waar Euclid het beste in is: het vastleggen van enorme delen van de hemel in scherpe details.
De camera voor zichtbaar licht van de ruimtetelescoop, die is ontworpen om miljarden verre sterrenstelsels te observeren, is gevoelig genoeg om afzonderlijke sterren in onze superdrukke galactische bulge van elkaar te onderscheiden, zonder verblind te raken. Dit zeldzame vermogen is cruciaal voor het doel waarvoor wetenschappers deze opname willen gebruiken: het bestuderen van planeten rond andere sterren met behulp van een speciale techniek die microlensing wordt genoemd. Maar voordat we daar dieper op ingaan, laten we eerst deze ontzagwekkende opname zelf eens nader bekijken.
Op 23 maart 2025 heeft Euclid deze enorme foto in slechts zo’n 26 uur gemaakt. Het is een mozaïek van negen ‘opnames’ van de camera voor zichtbaar licht, waarbij elke opname een deel van de hemel bestrijkt dat groter is dan de volle maan. Ter vergelijking: de scherpte en gevoeligheid van Euclid in zichtbaar licht zijn vergelijkbaar met die van de groothoekcamera van de NASA/ESA Hubble-ruimtetelescoop. Maar elke opname die Euclid in een paar uur vastlegt, bestrijkt een gebied dat 270 keer groter is dan het gezichtsveld van Hubble. Om dezelfde Euclid-mozaïek te observeren, zou het Keck-observatorium ongeveer 2000 uur nodig hebben. Euclid is sneller en in staat om details van zwakkere sterren vast te leggen die anders bij observatie vanaf de grond gemist zouden worden. Deze ene mozaïek omvat ook het gehele gebied dat de toekomstige Roman-ruimtetelescoop zal monitoren voor de jacht op planeten.
Euclid heeft op deze foto meer dan 60 miljoen sterren vastgelegd, samen met nevels en sterrenhopen. Dit drukbevolkte gebied van ons melkwegstelsel is de perfecte plek voor astronomen om met behulp van microlensing naar exoplaneten te zoeken.
Het deel van het hart van de Melkweg dat Euclid in beeld heeft gebracht - Foto: ESA
Exoplaneten vinden met gravitationele microlensing
Microlensing is een vorm van gravitationele lensing. Terwijl Euclid lensing vooral gebruikt om enorme, verafgelegen objecten te onderzoeken, zoals sterrenstelsels, helpt deze nieuwe opname van het galactische centrum wetenschappers om lenzen op de kleinste schaal te bestuderen – veroorzaakt door sterren en exoplaneten in ons eigen melkwegstelsel. Microlensing is afhankelijk van de toevallige uitlijning van twee sterren ten opzichte van een waarnemer. Wanneer de ene ster voor de andere langs beweegt, fungeert de dichtstbijzijnde ster als een kosmisch vergrootglas, waardoor het licht van de achtergrondster wordt afgebogen en helderder wordt. Als er een planeet in een baan om de dichtstbijzijnde ster draait, buigt ook de zwaartekracht van die planeet dit licht af, op een licht ongelijkmatige manier. Deze minuscule extra verandering in helderheid is de manier waarop de aanwezigheid van een planeet wordt onthuld.
„Om microlensing waar te nemen, moet je delen van de hemel observeren die vol zitten met sterren, zoals dicht bij het centrum van ons melkwegstelsel”, legt Jean-Philippe Beaulieu van het Institut d’Astrophysique de Paris in Frankrijk en de Universiteit van Tasmanië in Australië uit. Jean-Philippe was de oorspronkelijke initiatiefnemer van het onderzoek naar de galactische bulge door Euclid en was medevoorzitter van de werkgroep exoplaneten van het Euclid-consortium. “In de afgelopen twintig jaar zijn met behulp van deze techniek bijna 300 exoplaneten ontdekt, allemaal met telescopen op aarde en allemaal in de richting van het centrum van ons melkwegstelsel. Deze opname van Euclid omvat 51 bekende planetenstelsels, en zal helpen bij het bestuderen van nog veel meer die ontdekt zullen worden,” voegt hij eraan toe.
Het meten van de massa van planeten met Euclid
Om een microlensing-gebeurtenis te kunnen waarnemen, zou een telescoop een ster meer dan twintig dagen lang moeten bestuderen. Dit is nodig om de onregelmatigheden in het afgebogen licht waar te nemen terwijl de planeet rond zijn moederster draait. Tijdens de één dag durende waarneming van Euclid kunnen er dus geen nieuwe gebeurtenissen worden ontdekt. Maar wat deze opname zo bijzonder maakt, is dat wetenschappers hiermee de massa kunnen meten van zowel reeds bekende planeten als planeten die nog ontdekt moeten worden. „In 24 uur heeft Euclid al de sterren vastgelegd die betrokken zijn bij alle toekomstige microlensing-verschijnselen die de Roman-ruimtetelescoop zal detecteren, maar nog voordat de betrokken sterren en planeten op één lijn staan”, zegt Natalia Rektsini van het Institut d’Astrophysique de Paris in Frankrijk, die leiding gaf aan de publicatie van de gegevens van Euclid’s onderzoek naar de galactische bulge voor de wetenschappelijke gemeenschap.
“Dit betekent dat iedereen die een microlensing-gebeurtenis in hetzelfde gebied detecteert, bijvoorbeeld met Roman, voortaan de gegevens van Euclid kan gebruiken als tijdsreferentie in het verleden en kan zien hoe de sterren eruit zagen voordat ze elkaar overlapten”, legt Natalia uit. „Aangezien Euclid afzonderlijke sterren duidelijk van elkaar kan onderscheiden, kan men vervolgens meten hoe snel ze zich in de loop van de tijd verplaatsen en die informatie gebruiken om het bestaan van een planeet te bevestigen en de massa ervan te bepalen. Dit zou niet mogelijk zijn met gegevens van slechts één moment in de tijd.”
IJzige planeten en meer
Bij de meeste technieken voor het opsporen van planeten is het makkelijker om grote, hete planeten te vinden die rond zware sterren draaien. Bij microlensing is dat niet het geval. „Deze techniek is onbevooroordeeld: we ontdekken gewoon wat er ook maar te vinden is,” zegt Natalia. „Ze is bij uitstek geschikt om koude exoplaneten te ontdekken. En we verwachten dat elke ster in de Melkweg minstens één dergelijke planeet herbergt.” De moedersterren van twee bekende koude exoplaneten komen voor in de gegevens van Euclid, en beide zijn bijzonder voor het team. “Ik gaf twintig jaar geleden leiding aan het team dat OGLE-2005-BLG-390Lb ontdekte”, zegt Jean-Philippe. “Het is een ijzige planeet, een beetje zoals Hoth uit Star Wars. Na al die tijd vind ik het spannend dat we dankzij Euclid eindelijk de precieze massa ervan kunnen meten.”
“OGLE-2013-BLG-341Lb is een zeldzaam en fascinerend systeem,” zegt Natalia. “Het bestaat uit twee sterren en één planeet. Door eerdere waarnemingen van Keck en Hubble te combineren met nieuwe Euclid-gegevens, kunnen we eindelijk de sterren van elkaar scheiden en de massa van de planeet bevestigen.” “Dit resultaat laat zien wat een relatief klein, toegewijd team kan bereiken binnen een grote internationale missie,” zegt Valeria Pettorino, Euclid-projectwetenschapper bij ESA. “Het exoplaneet-team kon rekenen op belangrijke bijdragen van beginnende onderzoekers en werd ondersteund door de afdeling Science Ground Segment, die zich bezighoudt met het zichtbaar-lichtinstrument.” “In slechts 24 uur heeft Euclid unieke gegevens over het centrum van de Melkweg opgeleverd, met een breed en scherp beeld van dit gebied. Naarmate de tijd verstrijkt, neemt de afstand tussen bronnen en lenzen toe. Daarom zullen deze Euclid-gegevens een tijdsreferentie vormen voor eerdere en toekomstige missies en onderzoek naar exoplaneten en hun massa mogelijk maken. Deze gegevens kunnen ook worden gebruikt voor andere wetenschappelijke toepassingen, van bruine dwergen en dubbelsterren tot sterrenbewegingen en stof in onze Melkweg.”
Bron: ESA
