Europejska Agencja Kosmiczna opublikowała nowe zdjęcia wykonane przez teleskop Euclid. To druga seria obrazów zrobionych przez obserwatorium wyniesione w przestrzeń kosmiczną w ubiegłym roku w ramach pierwszej w historii misji mającej na celu zbadanie tajemnic ciemnej materii i ciemnej energii.
Teleskop Euclid wystartował z Ziemi 1 lipca 2023 roku. Obserwatorium „zakotwiczyło” w drugim punkcie libracyjnym, nazywanym też drugim punktem Lagrange'a, czyli tam, gdzie od stycznia 2022 roku znajduje się Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Jest to miejsce, w którym oddziaływania grawitacyjne dwóch ciał (w tym przypadku Słońca i Ziemi) wzajemnie się znoszą, w związku z czym przebywające tam obiekty mogą pozostać prawie nieruchome, co znacząco ułatwia obserwacje. Głównym celem misji jest zrozumienie natury ciemnej energii i ciemnej materii poprzez dokładne pomiary przyspieszonej ekspansji Wszechświata różnymi niezależnymi metodami.
Miesiąc po wyniesieniu w przestrzeń kosmiczną ESA opublikowała zdjęcie testowe, pokazujące możliwości sprzętu. Po kolejnych kilku miesiącach agencja udostępniła pierwsze fotografie wykonane już po kalibracji teleskopu. Teraz pojawiła się kolejna paczka zdjęć. Zostały wykonane w listopadzie ubiegłego roku i wraz ze zdjęciami ukazał się też obszerny zestaw danych naukowych. ESA poinformowała też o 10 publikacjach naukowych opartych właśnie na tych danych.
- Euclid to wyjątkowa, przełomowa misja, a to są pierwsze zbiory upublicznionych danych – to ważny kamień milowy – mówi Valeria Pettorino z projektu Euclid w ESA. - Zdjęcia i powiązane z nimi odkrycia naukowe są imponująco zróżnicowane pod względem obserwowanych obiektów i odległości, w jakich się znajdują, a mimo to reprezentują zaledwie 24 godziny obserwacji. Dają tylko wskazówkę, co Euklides może zrobić. Z niecierpliwością czekamy na kolejne dane – dodaje.
Misja teleskopu Euclid ma sporządzić mapę miliardów galaktyk i zbadać, jak powstał i ewoluował nasz Wszechświat. Ma skupić się na najbardziej tajemniczych jego składnikach: ciemnej materii oraz ciemnej energii.
Pełny zestaw upublicznionych danych z wczesnych obserwacji dotyczy 17 obiektów - od pobliskich obłoków gazu i pyłu po odległe gromady galaktyk. - Ten teleskop w założeniu ma odpowiedzieć na największe otwarte pytania w kosmologii, a te wczesne obserwacje wyraźnie pokazują, że z nawiązką stanął na wysokości zadania – podkreśla Pettorino.
Obrazy uzyskane przez Euclid są co najmniej czterokrotnie ostrzejsze niż te, które możemy uzyskać z teleskopów naziemnych. Pokrywają duże obszary nieba, spoglądając głęboko w odległy Wszechświat. - Nie będzie przesadą stwierdzenie, że to, co obserwujemy dzięki teleskopowi Euclid jest bezprecedensowe – mówi Carole Mundell z ESA. - Pierwsze zdjęcia, opublikowane w listopadzie ubiegłego roku, wyraźnie pokazały ogromny potencjał teleskopu w badaniu ciemnego Wszechświata – dodaje zaznaczając, że i druga seria upublicznionych zdjęć jest fascynująca.
- Piękno teleskopu Euclid polega na tym, że pokrywa duże obszary nieba z dużą szczegółowością i głębią oraz może uchwycić na tym samym obrazie szeroką gamę różnych obiektów – od słabych do jasnych, od odległych do bliskich, od najbardziej masywnych gromad galaktyk po małe planety. Otrzymujemy jednocześnie bardzo szczegółowy i bardzo szeroki widok. Ta niesamowita wszechstronność zaowocowała wieloma nowymi wynikami naukowymi, które w połączeniu z wynikami obserwacji prowadzonych w nadchodzących latach znacząco zmienią nasze rozumienie Wszechświata – podkreśla Mundell.
ESA w komunikacie przyznała, że opublikowane obrazy, poza tym, że są piękne, to odkrywają nowe właściwości fizyczne Wszechświata dzięki nowatorskim i unikalnym możliwościom obserwacyjnym teleskopu. Te wczesne odkrycia pokazują zdolność obserwatorium do przeczesywania obszarów gwiazdotwórczych w poszukiwaniu swobodnie unoszących się planet, do badania zewnętrznych obszarów gromad gwiazd z niespotykaną dotąd szczegółowością oraz do mapowania różnych populacji gwiazd, aby dowiedzieć się więcej o ewolucji galaktyk na przestrzeni czasu. W ciągu zaledwie jednego dnia Euclid zobrazował 11 milionów obiektów w świetle widzialnym i 5 milionów w świetle podczerwonym.
ESA udostępniła pięć nowych fotografii kosmosu. Wśród nich jest najbardziej szczegółowe w historii spojrzenie na obszar gwiazdotwórczy Messier 78, położony 1300 lat świetlnych od nas, w gwiazdozbiorze Oriona. Wyraziste zdjęcie ukazuje ponad 300 tys. nieznanych wcześniej obiektów, w tym nowonarodzone gwiazdy i tajemnicze planety swobodne wyrzucone ze swoich układów planetarnych.
Euclid zajrzał w głąb tego żłobka za pomocą kamery na podczerwień, odsłaniając po raz pierwszy ukryte obszary powstawania gwiazd, mapując złożone włókna gazu i pyłu z niespotykaną dotąd szczegółowością oraz odkrywając nowo powstałe gwiazdy i planety.
Wykonane przez teleskop zdjęcie gromady galaktyk Abell 2390 obejmuje ponad 50 tys. galaktyk. Ten obraz ogromnej struktury pokazuje światło przenikające gromadę od gwiazd, które zostały wyrwane ze swoich galaktyk macierzystych i znajdują się w przestrzeni międzygalaktycznej. Gromada oddalona jest od Ziemi o 2,7 miliarda lat świetlnych, w konstelacji Pegaza. Mierząc zakrzywienie światła wokół ogromnych gromad galaktyk takich jak ta, Euclid może pomóc w ujawnieniu ilości i rozmieszczenia niewidzialnej ciemnej materii.
W publikacji ESA znalazło się też zdjęcie przedstawiające gromadę galaktyk Abell 2764 (w prawym górnym rogu), która składa się z setek galaktyk w rozległym halo ciemnej materii. Euclid uchwycił wiele obiektów tego skrawka nieba, w tym galaktyki tła i bardziej odległe gromady. Ten obraz, uzyskany dzięki imponująco szerokiemu polu widzenia obserwatorium, pozwala naukowcom ustalić promień gromady i zobaczyć jej obrzeża wraz z odległymi galaktykami znajdującymi się w kadrze. Ale na tym obrazie uwagę zwraca bardzo jasna gwiazda V*BP-Phoenicis/HD 1973 na pierwszym planie, która leży w galaktyce Drogi Mlecznej.
Euclid rzucił też okiem na podobną do Drogi Mlecznej galaktykę spiralną NGC 6744. To jedna z największych galaktyk spiralnych widocznych na niebie. Znajduje się około 30 milionów lat świetlnych od nas, w obrębie Grupy Lokalnej — supergrupy składającej się z ponad 20 ściśle powiązanych ze sobą galaktyk, do których należy też Droga Mleczna. Zdjęcie teleskopu uchwyciło wcześniej niewykrytą galaktykę karłowatą krążącą wokół swojej większej sąsiadki. Badając ten obszar, naukowcy mają nadzieję zrozumieć, w jaki sposób powstają gwiazdy w galaktykach i odkryć rolę, jaką odgrywają w tym procesie struktury spiralne.
Ostatnie zdjęcie przedstawia Grupę Dorado - zbiór galaktyk oddalonych o 62 miliony lat świetlnych od nas, znajdujących się w gwiazdozbiorze Dorado. Galaktyki te orbitują wokół siebie niczym w kosmicznym tańcu, który zakończy się gigantyczną kolizją.
To zdjęcie ukazuje wszechstronność teleskopu: widać tu szeroką gamę galaktyk, od bardzo jasnych, po te ciemniejsze. Dzięki unikalnemu połączeniu dużego pola widzenia, niezwykłej głębi i wysokiej rozdzielczości przestrzennej Euclid może uchwycić na jednym zdjęciu gromady gwiazd, jądra galaktyk i rozległe ogony pływowe.
Wszystko, co możemy dostrzec w otaczającym nas świecie – gwiazdy, galaktyki, kwiaty czy nasze ciała – stanowi zaledwie 5 proc. masy Wszechświata. To tzw. materia barionowa. Reszta, zgodnie z wiodącymi teoriami kosmologicznymi, składa się z dwóch elementów: ciemnej materii i ciemnej energii. Ich istnienie jest wnioskowane pośrednio, bo te hipotetyczne substancje są niewidoczne, nie emitują i nie odbijają promieniowania świetlnego, dlatego bardzo trudno je wykryć. Ale ich istnienie zdradzają wywierane efekty grawitacyjne, przynajmniej w ten sposób naukowcy tłumaczą anomalie w rotacji galaktyk i ruchu galaktyk w gromadach. Widzialnej materii jest zbyt mało, aby można było wytłumaczyć zachodzące w tych przypadkach efekty.
Uważa się, że ciemna materia utrzymuje galaktyki razem i działa jak klej spajający je. Natomiast ciemna energia, jak sądzą badacze, przyspiesza ekspansję Wszechświata. Czyli wiodące teorie kosmologiczne traktują ciemną materię jako element spowalniający ekspansję Wszechświata, a ciemną energię jako coś, co ją stale przyspiesza. Jednak mimo lat poszukiwań istnienie ciemnej materii i energii nie zostało potwierdzone. Naukowcy wciąż starają się dociec, jaka jest ich dokładna natura. Ma to zmienić właśnie misja Euclid.
Teleskop Euclid posiada zwierciadło główne o średnicy 1,2 m i przeznaczony jest do obserwacji w paśmie od światła widzialnego po bliską podczerwień. Posiada kamerę do rejestrowania światła widzialnego, zwaną VIS, spektrometr bliskiej podczerwieni i fotometr do określania przesunięcia ku czerwieni wykrytych galaktyk (NISP). Obszar obserwacji ma pokryć aż 15 tys. stopni kwadratowych, czyli ponad 1/3 całego nieba. Dla porównania Księżyc w pełni zajmuje na nieboskłonie około 1/5 stopnia kwadratowego.
Teleskop Euclid waży dwie tony, a jego wymiary to 4,7 metrów wysokości i 3,5 metrów szerokości. Misja jest ogromnym projektem. Samo konsorcjum, które ją zaproponowało, składa się z ponad dwóch tys. naukowców i inżynierów z 15 krajów. Jej kosz to to około 1,5 mld euro.
Kamera VIS jest jedną z największych, jakie kiedykolwiek wysłano w kosmos. Potrafi wykonywać panoramiczne zdjęcia o wysokiej rozdzielczości dużego obszaru Wszechświata, sięgające 10 miliardów lat wstecz. Korzystając z tych danych astronomowie zmierzą kształty dwóch miliardów galaktyk. Obserwując, jak światło z odległych galaktyk zostało zakrzywione przez grawitację materii znajdującej się na linii widzenia teleskopu zamierzają wywnioskować wielkoskalowy rozkład widzialnej i ciemnej materii, dokładniej niż było to możliwe wcześniej.
Ponieważ obserwacja odległych galaktyk pozwala nam cofnąć się w czasie, astronomowie będą mogli analizować, jak ciemna materia ewoluowała. Da to wgląd w interakcje między ciemną materią (która wiąże ze sobą galaktyki) a ciemną energią (która je od siebie odpycha).
Na podstawie pomiarów misji Euclid zostanie stworzona trójwymiarowa mapa Wszechświata, która obejmie obszar rozciągający się na 10 mld lat świetlnych od naszej planety.
Zdjęcia w pełnej rozdzielczości można zobaczyć na stronach ESA. Z publikacjami opartymi o obserwacje z teleskopu Euclid można się zapoznać również w bazie ESA.
Źródło: ESA, Live Science, fot. ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi/ CC BY-SA 3.0 IGO
