SpaceX uruchamia teleskop Euclid do badania ciemnego wszechświata

W sobotę o godzinie 11:12 sonda Euclid została wystrzelona w kosmos z misją sporządzenia mapy historii naszego wszechświata sięgającej 10 miliardów lat wstecz.

Teleskop kosmiczny, zbudowany przez Europejską Agencję Kosmiczną, wykorzysta swoje instrumenty do zarejestrowania jednej trzeciej nieba międzygwiazdowego w ciągu najbliższych sześciu lat, tworząc najdokładniejszą jak dotąd trójwymiarową mapę wszechświata.

Naukowcy planują wykorzystać diagram Euclida do zbadania, w jaki sposób ciemna materia i ciemna energia – które stanowią 95 procent naszego Wszechświata – wpłynęły na to, co widzimy, gdy patrzymy w przestrzeń i czas.

„Euclid pojawia się w bardzo interesującym momencie w historii kosmologii” – powiedział Jason Rhodes, fizyk z Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA, który kieruje amerykańskim zespołem naukowym Euclida. „Wkraczamy teraz w epokę, w której Euclid przoduje w odpowiadaniu na pojawiające się pytania i jestem pewien, że Euclid będzie wspaniały w odpowiadaniu na pytania, których nigdy sobie nie wyobrażaliśmy.

Wahadłowiec wystartował z Cape Canaveral na Florydzie na rakiecie SpaceX Falcon 9. Pogoda była prawie idealna do latania. Euclid, wciąż przymocowany do drugiego stopnia rakiety, odłączył się od wzmacniacza trzy minuty po starcie wśród oklasków. Wszedł na stabilną orbitę wokół Ziemi około dziewięć minut po starcie. Po około 40 minutach teleskop oddzielił się od drugiego stopnia i zaczął podróżować milion mil do punktu w kosmosie, w którym miała się rozpocząć naukowa podróż misji.

„Niewiarygodne”, powiedział Guadalupe Cañas Herrera, kosmolog teoretyczny z ruchu Euclid, zapytany o wystrzelenie w strumieniu wideo ESA. „Jestem bardzo wzruszony, ale bardzo wdzięczny za wszystko, co do tej pory zrobiono, aby utrzymać teleskop w kosmosie”.

Europejska misja astrofizyczna nie miała innego wyjścia, jak amerykańskie samoloty. ESA planowała wystrzelić statek kosmiczny Rosyjska rakieta Sojuz Albo nowa europejska rakieta Ariane 6. Ale załamanie europejsko-rosyjskich stosunków kosmicznych po inwazji na Ukrainę i Ariane 6, ESA Przeniósł niektóre starty do SpaceXw tym Euklidesa.

Statek kosmiczny nie zajrzy sam do chłodni naszego wszechświata. Ale w przeciwieństwie do teleskopów kosmicznych Hubble’a i Jamesa Webba, które skupiają się głęboko na jednej części nieba naraz, naukowcy używają Euclida do jednoczesnego pokrycia ogromnych obszarów nieba pozagalaktycznego. W trzech regionach, które rejestruje, Euclid sięga jeszcze dalej, rejestrując strukturę wszechświata około miliarda lat po Wielkim Wybuchu.

Jednym z celów kosmicznego teleskopu jest ciemna materia, niewidzialny klej wszechświata, który nie emituje, nie pochłania ani nie odbija światła. Pomimo najlepszych wysiłków fizyków, jak dotąd ciemna materia wymykała się bezpośredniemu wykryciu, ale wiedzą oni, że istnieje dzięki wpływowi grawitacyjnemu na sposób poruszania się galaktyk.

Z drugiej strony ciemna energia jest bardziej tajemniczą siłą popychającą galaktyki – nasz wszechświat – rozszerzającą się w szybszym tempie.

Diagramy wszechświata sporządzone przez Euklidesa pokazują, w jaki sposób ciemna materia jest rozłożona w czasoprzestrzeni w oparciu o to, jak odchyla ona światło od znajdujących się za nią galaktyk, w procesie znanym jako słabe soczewkowanie grawitacyjne. (Różni się to od silnego soczewkowania grawitacyjnego, bardziej dramatycznego wypaczania przez łuki, pierścienie lub gromady galaktyk, które tworzą wiele obrazów jednego źródła.)

Pomiary te przyczyniają się do bardziej bezpośrednich wysiłków zmierzających do odkrycia, czym właściwie jest ciemna materia.

„Patrzymy na tę samą rzecz z różnych punktów widzenia” – powiedziała Clara Nellist, fizyk cząstek elementarnych w CERN w Europie, która nie brała udziału w misji Euclid. Naukowcy przeprowadzający eksperymenty na Ziemi polują na oznaki zderzenia cząstek ciemnej materii z ich detektorami. „Wszelkie gromadzone przez nas informacje o tym, w jaki sposób jest rozprowadzany w naszym wszechświecie, pomagają nam szukać go w bardziej skoncentrowany sposób w naszych kolizjach” – powiedział dr. — powiedział Nellis.

Dzięki Euclid naukowcy mają nadzieję sprawdzić, czy ogólna teoria względności Alberta Einsteina zachowuje się inaczej w skalach kosmologicznych. Może to mieć związek z naturą ciemnej energii: czy jest to siła statyczna we wszechświecie, czy siła dynamiczna, której właściwości zmieniają się w czasie.

„Gdybyśmy odkryli, że nie jest to stała, ale coś, co zmienia się w czasie, byłoby to rewolucyjne” – powiedział Xavier Dubac, kosmolog ESA z misji Euclid, ponieważ zmieniłoby to, co wiadomo o fizyce fundamentalnej. Takie odkrycie może nawet rzucić światło na ostateczny los naszego stale rozszerzającego się wszechświata.

Euclid jest wyposażony w widzialny imager z 600-megapikselowym aparatem, który może sfotografować obszar o szerokości odpowiadającej dwóm księżycom w pełni naraz. Za pomocą tego instrumentu naukowcy mogą rejestrować, w jaki sposób kształty galaktyk są zniekształcane przez ciemną materię przed nimi.

Składa się ze spektrometru bliskiej podczerwieni i fotometru, który będzie używany do rejestrowania dwóch galaktyk w niewidzialnych długościach fal i pomiaru ich przesunięcia ku czerwieni, które mierzy efekt rozciągania długości fali na światło z odległego wszechświata, wynikające z rozszerzania się wszechświata. W połączeniu z zestawem narzędzi naziemnych – m.in Subaru I Kanada-Francja-Hawaje teleskopy w Obserwatorium Mauna Kea i ostatecznie Vera C. w Chile. Rubin Lab – Naukowcy mogą przeliczyć przesunięcie ku czerwieni na pomiar odległości od Ziemi.

Po udanym wystrzeleniu Euclid znajduje się teraz prawie milion mil od Ziemi na orbicie znanej jako drugi punkt Lagrange’a lub L2 — punkt w Układzie Słonecznym, w którym siły grawitacyjne Ziemi i Słońca się rozchodzą. Patrząc bezpośrednio od słońca, ta pozycja umożliwiła Euclidowi dokonanie szeroko zakrojonych przeglądów nieba bez zasłaniania mu widoku przez ziemię lub księżyc. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba krąży wokół L2 z tego samego powodu.

Dotarcie statku kosmicznego do L2 zajmie około miesiąca, a kolejne trzy miesiące na przetestowanie działania instrumentów Euclid, zanim naukowcy będą mogli rozpocząć wysyłanie danych z powrotem na Ziemię do analizy. Dane te zostaną upublicznione w latach 2025, 2027 i 2030.

o godzinie pierwszej Zapowiedź konferencji prasowej W zeszłym tygodniu Yannick Mellier, astronom z Institut d’Astrophysic de Paris, powiedział, że poza głównymi celami naukowymi, Euclid stworzy unikalny astronomiczny przegląd 12 miliardów galaktyk.

Dr Mellier powiedział, że będzie to „kopalnia złota dla wszystkich dziedzin astronomii na nadchodzące dziesięciolecia”.