SpaceX wystrzelił teleskop Euclid do badania ciemnego wszechświata

W sobotę o godzinie 11:12 sonda Euclid wystrzeliła w kosmos z misją sporządzenia mapy historii naszego wszechświata 10 miliardów lat temu.

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

Naukowcy planują wykorzystać mapę Euclida do zbadania, w jaki sposób ciemna materia i ciemna energia – tajemnicza materia, która stanowi 95 procent naszego wszechświata – wpłynęła na to, co widzimy, gdy patrzymy w przestrzeń i czas.

„Euclid pojawia się w naprawdę ekscytującym momencie w historii kosmologii” – powiedział Jason Rhodes, fizyk z Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA, który kieruje Zespołem Naukowym Euclid w USA. „Wkraczamy w czas, kiedy Euclid będzie świetny w odpowiadaniu na pytania, które dopiero się zaczynają. I jestem pewien, że Euclid będzie świetny w odpowiadaniu na pytania, o których nawet nie myśleliśmy.”

Statek kosmiczny wystartował z Cape Canaveral na Florydzie na rakiecie SpaceX Falcon 9. Pogoda była prawie idealna na podróż. Euclid, wciąż przymocowany do drugiego stopnia rakiety, odłączył się od wzmacniacza trzy minuty po wystrzeleniu, co wywołało burzę oklasków. Wszedł na stabilną orbitę okołoziemską po około dziewięciu minutach lotu. Po około 40 minutach teleskop oddzielił się od drugiego stopnia i rozpoczął swoją milionową podróż do punktu w kosmosie, w którym miał się rozpocząć naukowy lot misji.

„Niewiarygodne”, powiedział Guadalupe Canas Herrera, kosmolog-teoretyk misji Euclid, zapytany o start w strumieniu wideo Europejskiej Agencji Kosmicznej. „Jestem bardzo wzruszony, ale także bardzo wdzięczny za wszystko, co do tej pory zrobiono, abyśmy mogli wysłać teleskop w kosmos”.

Europejska misja astrofizyczna nie miała wyboru i musiała lecieć do Ameryki. Europejska Agencja Kosmiczna planowała wystrzelić statek kosmiczny na jednym z nich Rosyjski pocisk Sojuz Lub nowy pocisk Ariane 6 w Europie. Ale z powodu zerwania europejsko-rosyjskich stosunków kosmicznych po inwazji na Ukrainę i opóźnienia Ariane 6, Europejska Agencja Kosmiczna Przenieś niektóre starty do SpaceXw tym Euklidesa.

Statki kosmiczne nie będą jedynymi, które wpatrują się w chłodnie naszego wszechświata. Ale w przeciwieństwie do teleskopów kosmicznych Hubble’a i Jamesa Webba, które skupiają się głęboko na jednej części nieba na raz, naukowcy wykorzystają Euclid do jednoczesnego pokrycia dużych połaci nieba poza galaktyką. W trzech regionach, które zarejestrował, Euclid cofnie się jeszcze dalej, aby przedstawić strukturę wszechświata około miliarda lat po Wielkim Wybuchu.

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

Z drugiej strony, ciemna energia jest jeszcze bardziej tajemniczą siłą, która rozpycha galaktyki – do tego stopnia, że ​​nasz Wszechświat rozszerza się w coraz szybszym tempie.

Mapy wszechświata Euclida ujawnią, w jaki sposób ciemna materia jest rozłożona w czasoprzestrzeni w oparciu o zniekształcenie światła z galaktyk za nią, efekt znany jako słabe soczewkowanie grawitacyjne. (Różni się to od silnego soczewkowania grawitacyjnego, bardziej dramatycznego zniekształcenia przez gromady galaktyk, które tworzą łuki, pierścienie, a nawet wiele obrazów jednego źródła.)

Pomiary te przyczyniają się do bardziej bezpośrednich wysiłków, aby dowiedzieć się, czym właściwie jest ciemna materia.

„Szukamy tego samego z różnych punktów widzenia” – powiedziała Clara Nellist, fizyk cząstek elementarnych w CERN w Europie, która nie bierze udziału w misji Euclid. Naukowcy przyglądają się eksperymentom naziemnym w poszukiwaniu oznak zderzenia cząstek ciemnej materii z ich detektorami. „Wszelkie zebrane przez nas informacje o tym, jak jest rozłożona w naszym wszechświecie, pomagają nam szukać jej w naszych zderzeniach w bardziej ukierunkowany sposób” – powiedział dr Nellist.

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

„Jeśli odkryjemy, że nie jest to stała, ale coś, co zmienia się w czasie, będzie to rewolucja” – powiedział Xavier Dupac, kosmolog ESA z misji Euclid – „ponieważ wywróci do góry nogami wszystko, co wiadomo o fizyce fundamentalnej”. Takie odkrycie może rzucić światło na ostateczny los tego, co wydaje się być naszym stale rozszerzającym się wszechświatem.

Euclid obsługuje wizualizator składający się z 600-megapikselowej kamery, która może jednocześnie obrazować obszar o szerokości do dwóch księżyców w pełni. Dzięki temu narzędziu naukowcy będą mogli zobaczyć, jak kształty galaktyk są zniekształcane przez ciemną materię przed nimi.

Ma też spektrometr i fotometr bliskiej podczerwieni, które posłużą do rejestracji galaktyk w niewidzialnych długościach fal, a także do pomiaru ich przesunięcia ku czerwieni, które jest efektem rozciągania długości fali w świetle z odległego Wszechświata, wynikającego z rozszerzania się Wszechświata. W przypadku stosowania z szeroką gamą narzędzi szlifowanych — m.in Subaru I Kanada, Francja i Hawaje Teleskopy w Obserwatorium Mauna Kea, a ostatecznie w Obserwatorium Vera C. Ruben w Chile — naukowcy będą w stanie przeliczyć przesunięcie ku czerwieni na pomiary odległości od Ziemi.

Podczas gdy Euclid został pomyślnie wystrzelony, teraz wyrusza w podróż prawie miliona mil z Ziemi na orbitę wokół tak zwanego drugiego punktu Lagrange’a lub L2 — miejsca w Układzie Słonecznym, w którym przyciąganie grawitacyjne Ziemi i Słońca równoważy się. z ruchem satelity. Zwrócona bezpośrednio w stronę słońca, ta strona strategicznie umieszcza Euclida w miejscu, w którym można wykonać szerokie przeglądy nieba bez zasłaniania mu widoku przez Ziemię lub Księżyc. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba krąży wokół L2 z tego samego powodu.

Minie około miesiąca, zanim statek kosmiczny dotrze do L2, a kolejne trzy miesiące przetestują działanie instrumentów Euclid, zanim zacznie wysyłać dane z powrotem na Ziemię do analizy przez naukowców. Dane te zostaną podane do wiadomości publicznej w latach 2025, 2027 i 2030.

W wstępna odprawa informacyjna W zeszłym tygodniu Yannick Millier, astronom z Instytutu Astrofizycznego w Paryżu, powiedział, że oprócz swoich głównych celów naukowych, Euclid stworzy unikalny przegląd nieba 12 miliardów galaktyk, którego jakość obrazu dorówna jakości Hubble’a.

Będzie to „kopalnia złota dla wszystkich dziedzin astronomii przez wiele dziesięcioleci” – powiedział dr Millier.