Euclid censisce 60 milioni di stelle nel bulge galattico

La cifra di 60 milioni riguarda le sorgenti stellari separate nel campo acquisito. Il bulge intero ospita una popolazione molto più vasta. La linea di vista attraversa anche due bracci spirali della Via Lattea. Una parte degli astri appartiene al primo piano galattico e non alla struttura centrale.

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La geometria che ha chiuso il mosaico in un giorno

Ogni orientamento di Euclid copre circa 0,7 per 0,7 gradi, un’estensione apparente maggiore del disco lunare pieno. I nove campi si affiancano con sovrapposizioni ai bordi. Il software riproietta le 36 matrici CCD di VIS su una griglia celeste comune. Il campionamento fitto separa sorgenti che da terra finiscono spesso nella stessa macchia fotometrica.

La nitidezza e la risposta fotometrica di VIS sono confrontabili con quelle della Wide Field Camera di Hubble. Un singolo campo Euclid copre però un’area 270 volte maggiore. Keck impiegherebbe circa 2.000 ore per riprodurre la stessa copertura. Lo scarto nasce dall’abbinamento fra risoluzione angolare e campo largo. La scheda ESA registra il medesimo rapporto con Hubble. La durata della sequenza VIS coincide con quella pubblicata da SISSA.

Sei gigapixel non corrispondono a sei miliardi di stelle

Il mosaico integrale raggiunge sei gigapixel. VIS dispone di 36 CCD ordinati in una griglia 6 per 6. Ogni rivelatore supera i 4.000 pixel per lato e il piano focale registra circa 600 megapixel per orientamento. La proiezione comune dei campi ricompone il mosaico dopo la correzione delle distorsioni ottiche. Caltech/IPAC classifica lo stesso prodotto come mosaico da sei gigapixel.

Pixel e sorgente astronomica sono unità diverse. Il profilo di una stella occupa più campioni adiacenti. La superficie rimanente registra il fondo celeste e il gas diffuso. Le nubi di polvere occupano altri campioni. Il conteggio dei 60 milioni deriva dall’estrazione delle sorgenti. Nelle zone più affollate la procedura deve separare profili sovrapposti e assegnare a ciascun astro un centroide con il proprio flusso.

Perché la sequenza usò soltanto la camera VIS

La richiesta dedicata al bulge impiegò soltanto VIS per mantenere stabile la sequenza. NISP non partecipò a questa acquisizione. Il prodotto scientifico conserva così misure in una banda ottica molto larga e una geometria uniforme fra i campi adiacenti.

Il composito pubblico associa le posizioni stellari di Euclid ai colori raccolti da MegaCam. Le stelle con flusso maggiore presentano aloni e punte di diffrazione diversi dalla base VIS. Queste forme nascono dall’unione di due sistemi ottici con pupille differenti. La scheda CFHT registra la stessa combinazione di filtri. Un tema affine compare nel nostro articolo sulle immagini astronomiche composite.

Il giallo del bulge e le strutture poste davanti

Il giallo dominante appartiene soprattutto ad astri anziani e relativamente freddi del bulge, posto a circa 8 kiloparsec dal Sistema solare. Le zone scure corrispondono a nubi molecolari ricche di polvere che assorbono e diffondono la radiazione proveniente dalla regione centrale.

I punti blu appartengono a stelle massicce giovani intercettate nei bracci spirali attraversati dalla linea di vista. La radiazione ultravioletta di questi astri ionizza l’idrogeno circostante. Il gas restituisce così l’emissione rossa visibile in alcune zone del mosaico.

Sessanta milioni non equivalgono alla popolazione del bulge

Il conteggio appartiene a un’area di 4,8 gradi quadrati. La struttura centrale della Via Lattea contiene nell’ordine di dieci miliardi di stelle. Il numero diffuso per Euclid corrisponde agli astri risolti nel perimetro della ripresa e conta anche sorgenti collocate nei bracci attraversati lungo il tragitto.

La polvere sottrae al catalogo molte stelle del fondo. Altre rimangono sotto la soglia fotometrica oppure troppo vicine fra loro per una separazione affidabile. I 60 milioni costituiscono una quantità osservata nel visibile e non un censimento integrale della regione galattica.

Una deviazione fotometrica rivela la lente planetaria

Il microlensing nasce dall’allineamento casuale fra una stella vicina e una sorgente più lontana. La gravità della stella anteriore curva i fotoni della sorgente. Il flusso registrato cresce e poi torna al flusso di partenza seguendo una curva governata dalla geometria dell’incontro.

Un pianeta legato alla lente aggiunge una breve anomalia alla curva principale. La forma della deviazione vincola il rapporto fra massa planetaria e massa stellare. La posizione temporale dell’anomalia collega il pianeta alla separazione proiettata rispetto al proprio astro. La durata dell’evento dipende dalla massa della lente e dalla velocità trasversa. Anche la geometria dell’allineamento entra nel calcolo.

La densità del bulge moltiplica gli allineamenti

La probabilità che una singola sorgente sia amplificata in un istante è bassa. Un’indagine di microlensing compensa tale rarità osservando milioni di stelle nello stesso campo. Verso il bulge molte lenti anteriori scorrono davanti a un numero ancora maggiore di astri lontani. La quantità di coppie geometricamente disponibili fa crescere il tasso degli eventi.

Polvere e sovrapposizione stellare sottraggono una parte del campione accessibile nella banda visibile. La risoluzione angolare di Euclid recupera numerose sorgenti che altrimenti si fonderebbero. L’alta densità accresce il campione osservabile. L’affollamento fotometrico continua a richiedere la separazione dei profili stellari.

La campagna non ha scoperto nuovi pianeti

Una curva di microlensing richiede oltre venti giorni di sorveglianza continua. Le 26 ore di Euclid costituiscono una singola epoca e non contengono un evento nuovo seguito per l’intero profilo temporale. I 51 sistemi planetari citati nel rilascio erano già conosciuti e ricadono nel campo fotografato.

Negli ultimi vent’anni quasi 300 esopianeti sono stati scoperti con questa tecnica da osservatori terrestri verso la regione centrale della Via Lattea. Euclid interviene su un problema rimasto spesso aperto dopo la scoperta: l’assegnazione della massa assoluta alla lente e al pianeta.

I 51 sistemi sono coordinate stellari e non ritratti planetari

La cifra 51 conta sistemi lente già associati a pianeti nelle campagne precedenti. Il mosaico registra le stelle coinvolte e non separa i pianeti come punti accanto ai loro astri. L’esistenza dei corpi deriva dalle curve di microlensing raccolte durante gli allineamenti passati.

Euclid aggiunge la posizione e il flusso della lente quando questa emerge dal campo affollato. La forma del profilo separato entra a sua volta nel ricalcolo della massa. La formula “sistemi planetari nell’immagine” corrisponde a una coincidenza di coordinate con eventi noti e non una fotografia diretta di 51 mondi.

La distanza nel tempo separa sorgente e lente

La curva fotometrica restituisce il rapporto di massa pianeta-stella e il tempo di Einstein. La massa assoluta conserva spesso una degenerazione fra distanza della lente e moto relativo. Una seconda epoca osservativa separa con il passare degli anni le immagini di sorgente e lente. Il moto proprio relativo entra nel calcolo con la durata dell’evento e con il flusso attribuito alla lente.

La fotografia del 2025 registra le stelle prima degli allineamenti che Roman osserverà nella stessa area. Dopo un evento la posizione Roman potrà essere confrontata con quella Euclid. La separazione accumulata offrirà la scala astrometrica richiesta per ricavare la massa dell’astro anteriore e quella del pianeta. La University of Manchester associa la base Euclid allo stesso calcolo del moto proprio.

Dal tempo di Einstein alla massa fisica

Il tempo caratteristico della curva soddisfa la relazione tE = θE/μrel. Qui θE è il raggio angolare di Einstein e μrel è il moto proprio relativo fra lente e sorgente. La curva fissa tE ma lascia accoppiate massa e distanza. La velocità relativa rimane nella stessa degenerazione.

La separazione osservata anni dopo restituisce μrel, da cui si ricava θE. La misura della parallasse di microlensing πE porta alla relazione M = θE/(κπE), con κ fissata dalle costanti fisiche. La perturbazione planetaria restituisce il rapporto q. La massa del pianeta si ottiene moltiplicando q per la massa della stella ospite.

Euclid consegna a Roman un’epoca antecedente

Il perimetro Euclid copre l’intera regione destinata alla ricerca planetaria di Nancy Grace Roman. Roman lavorerà nel vicino infrarosso con osservazioni ripetute e una cadenza adatta alle variazioni brevi. Euclid offre una posizione antecedente nella banda visibile e una separazione stellare molto fine.

L’intervallo fra le due missioni entra nel calcolo. Sorgente e lente continuano a muoversi nel cielo anche dopo il massimo del microlensing. Anni di distanza aumentano l’angolo fra i due profili e agevolano l’attribuzione del flusso alla stella anteriore. La ripresa Euclid conserva il punto iniziale di tale moto. La galleria NASA sul microlensing planetario usa la medesima configurazione lente-sorgente.

La curva gravitazionale conserva quasi lo stesso colore

La gravità devia i fotoni senza selezionare una banda ottica. Una lente puntiforme produce perciò un’amplificazione quasi acromatica. Molte stelle variabili modificano invece lo spettro durante il ciclo. Il confronto fra bande distingue i due fenomeni.

Nel bulge l’affollamento introduce un’avvertenza. Sorgenti vicine con colori diversi entrano nella stessa apertura fotometrica e creano una variazione cromatica apparente. La classificazione richiede allora un adattamento della curva di lente insieme alla separazione delle stelle nel mosaico Euclid. Una breve anomalia compatibile con una compagna planetaria deve conservare la geometria dell’evento principale.

Transiti e microlensing sondano orbite diverse

I transiti richiedono che il pianeta attraversi periodicamente il disco della propria stella dalla nostra linea di vista. Il sistema TOI-201 documenta questa selezione geometrica e la dipendenza dai passaggi ripetuti.

Il microlensing usa un allineamento irripetibile fra sistemi lontani. La risposta osservativa è elevata per pianeti freddi collocati a distanze maggiori dall’astro ospite. Anche corpi privi di una stella legata lasciano una curva isolata. Il mosaico del bulge collega tali eventi a una posizione stellare antecedente e amplia la quota di masse recuperabili.

Due sistemi OGLE già presenti nella ripresa

Fra le stelle registrate compaiono le ospiti di OGLE-2005-BLG-390Lb e OGLE-2013-BLG-341Lb. Il primo pianeta appartiene alla popolazione fredda individuata vent’anni fa. Il secondo orbita in un sistema con due stelle. Le immagini Euclid aggiungono una nuova epoca alle osservazioni già ottenute con Hubble e Keck.

La separazione angolare maturata nel tempo offrirà un controllo indipendente sull’identità della lente. Nel sistema binario il guadagno è maggiore perché più profili stellari contribuiscono al flusso misurato. Isolare ciascuna componente evita di attribuire al pianeta la massa ricavata da una sorgente contaminata.

Il catalogo serve anche oltre gli esopianeti

Le stesse immagini consentono di cercare nane brune e sistemi binari. Il confronto con epoche successive misurerà i moti propri di milioni di stelle. Le nubi molecolari offriranno una mappa dell’estinzione variabile nel campo e della distribuzione della polvere lungo i bracci.

Gli ammassi stellari presenti nel campo condividono la stessa griglia astrometrica delle stelle isolate. La singola acquisizione fissa posizione e flusso iniziali per oggetti che altri osservatori seguiranno nel tempo. La fotografia diventa un riferimento per più filoni della fisica galattica.