De Melkweg heeft naar schatting enkele honderden miljarden sterren, waarvan de hoogste concentratie zich bevindt in het hart van het sterrenstelsel. In deze regio – op zo’n 26.000 lichtjaar afstand in het sterrenbeeld Boogschutter – bevinden zich zoveel sterren dat telescopen moeite hebben om ze van elkaar te onderscheiden.
Op 23 maart 2025 werd ruimtetelescoop Euclid op het centrum van de Melkweg gericht. De telescoop van ruimtevaartorganisatie ESA maakte een foto van het gebied met een resolutie van 60 gigapixels, ruim duizend keer het aantal pixels van een foto van een moderne smartphone. De Euclid-opname is in feite een mozaïek van negen opnames die ieder een stuk van de hemel bedekken dat groter is dan de volle maan. De foto bevat ruim 60 miljoen sterren en laat gaswolken en sterrenhopen zien in het hart van het sterrenstelsel.
Dit drukke gebied in de Melkweg is voor astronomen de perfecte plek om met behulp van het zogenoemde microlensing naar exoplaneten te zoeken. Deze techniek maakt gebruik van een toevallige ‘uitlijning’ van twee sterren: dat gebeurt wanneer ze vanaf de aarde gezien precies achter elkaar staan. De voorste ster buigt hierbij het licht van de achtergrondster en werkt als een kosmisch vergrootglas dat de achtergrondster helderder maakt. Wanneer er echter ook nog een planeet rondom de voorste ster draait is dat waar te nemen via subtiele veranderingen in het afgebogen sterlicht.
Natuurlijke lenzen in het heelal
De Euclid-missie is met name bedoeld voor het in kaart brengen van de verdeling van sterrenstelsel in het (vroege) heelal en maakt daarbij gebruik van het zwaartekrachtlens-effect van sterrenstelsels. Doordat nabije (clusters van) sterrenstelsels met hun zwaartekracht het licht van veel verder weg liggende sterrenstelsels buigen dienen ze als een natuurlijke lens. Maar zwaartekrachtlenzen bestaan dus ook op kleiner niveau, op dat van sterren.
Bijschrift: Microlensing is gebaseerd op de toevallige uitlijning van twee sterren ten opzichte van een waarnemer. Wanneer de ene ster achter de andere beweegt, werkt de dichterbij gelegen ster als soort een lens. Als er een planeet rond de dichterbij gelegen ster aanwezig is, zal de zwaartekracht ervan het licht ook afbuigen, wat een piek veroorzaakt. (c) ESA
Juist omdat er zich zoveel sterren in het centrum van de Melkweg bevinden is de kans er relatief groot dat er zich twee sterren uitlijnen met de aarde. Voor dit gebied is de kans dat sterren elkaar overlappen ongeveer een op de miljoen.
Euclid is bij uitstek geschikt dit onderzoek omdat het de scherpte heeft van een ruimtetelescoop zoals Hubble en daarbij ook grote stukken van de hemel ziet. Het gezichtsveld van Euclid is 270 keer groter dan dat van Hubble. Ook is Euclid sneller en legt details vast van zwakkere sterren die telescopen vanaf de aarde missen.
Planeetmassa’s bepalen
Microlensing-gebeurtenissen kunnen weken duren, maar ook jaren. In dat laatste geval zijn soms ongelijkmatige afbuiging van het licht te zien, veroorzaakt door een planeet die rondom de voorgrondster draait. Deze planeet zit in feite ín de zwaartekrachtlens. Omdat het maken van de Euclid-opnames slechts 26 uur duurde zijn hiermee geen nieuwe gebeurtenissen gevonden. De beelden zijn echter wel waardevol voor toekomstige waarnemingen van dit gebied én voor observaties die al gedaan zijn. Zo is de verwachting dat de metingen bijdragen aan het bepalen van de massa van 60 exoplaneten die eerder via zwaartekrachtlenzen in dit gebied zijn ontdekt.
Deze zomer lanceert ruimtevaartorganisatie NASA naar verwachting Roman, een ruimtetelescoop die het centrum van de Melkweg onder de loep neemt en er op zoek gaat naar exoplaneten. “Euclid heeft alle sterren vastgelegd die betrokken zullen zijn bij lensgebeurtenissen die Roman ziet, maar dan vóór het moment dat de sterren en planeten zich op één lijn bevinden", zegt Natalia Rektsini van het Institut d'Astrophysique de Paris in Frankrijk. Zij leidde de publicatie van de Euclid-gegevens. "Op deze manier kun je bepalen hoe snel de hemellichamen bewegen. Die informatie is te gebruiken om het bestaan van een planeet te bevestigen en de massa te bepalen."
Een van de voordelen van de microlensing-techniek is dat het de aanwezigheid van relatief kleine planeten op grote afstand van hun ster kan verraden. De meeste van de ruim 6000 bekende exoplaneten zijn ontdekt via zogenoemde planeetovergangen, waarbij de planeet voor zijn ster trekt. Hiermee worden vooral grote en hete planeten gevonden. “De techniek van microlensing is onbevooroordeeld, we ontdekken alles wat er is”, zegt Rektsini.
Koen Kuijken is als hoogleraar van de Universiteit Leiden betrokken bij het Euclid-consortium. Hij is verheugd over de nieuwe resultaten. “Euclid combineert de scherpte van een grote ruimtetelescoop met de kracht van ‘breedbeeldfotografie’. Daarmee konden we dit gebied van de Melkweg op nooit eerder vertoonde wijze in beeld brengen”, zegt hij. “Dit is een fantastische dataset voor astronomen, met veel toepassingen: van het bestuderen van planeten tot het in kaart brengen van de bewegingen en het ontstaan van sterren in dat deel van de Melkweg.”