Europejska Agencja Kosmiczna opublikowała pierwsze fotografie wykonane przez teleskop Euclid, którego celem są poszukiwania ciemnej materii i ciemne energii. Zdjęcia pokazują potencjał drzemiący w obserwatorium i przedstawiają spektakularne obrazy mgławic, odległych galaktyk czy gromad kulistych.
Misja Euclid do badania ciemnej materii oraz ciemnej energii została wyniesiona w przestrzeń kosmiczną 1 lipca. Przez ten czas obserwatorium podróżowało do drugiego punktu libracyjnego, zwanego 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.
Początkiem sierpnia Euclid dotarł do punktu L2. Podczas fazy rozruchu przesłał już pierwsze fotografie pokazujące jego możliwości, ale wówczas specjaliści podkreślali, że nie odzwierciedlają pełnego potencjału obserwatorium. Teraz naukowcy zarządzający misją opublikowali pięć zdjęć wykonanych już po kalibracji sprzętu. Przedstawiają one dwie pobliskie galaktyki, powiązaną grawitacyjnie grupę gwiazd zwaną gromadą kulistą, dużą gromadą tysięcy odległych galaktyk oraz mgławicę – wszystko to w kolorze. Naukowcy przyznali przy okazji, że po okresie rozruchu obserwatorium działa sprawnie, zgodnie z oczekiwaniami.
- Obserwatorium Euclid otworzy skarbnicę odkryć naukowych, które będą wykorzystywane na całym świecie przez nadchodzące lata – powiedziała Nicola Fox z NASA. - NASA i ESA wspólnie torują drogę do nowej ery w kosmologii dla nadchodzącego Nancy Grace Roman Space Telescope, który będzie opierał się na wiedzy odkrytej przez Euclid i dodatkowo będzie badał obiekty na obrzeżach naszego Układu Słonecznego, odkrywając tysiące nowych planet, eksplorując pobliskie galaktyki i nie tylko – dodała.
Podczas planowanej sześcioletniej misji Euclid stworzy najobszerniejszą jak dotąd trójwymiarową mapę Wszechświata, obejmującą prawie jedną trzecią nieba i zawierającą miliardy galaktyk oddalonych od Ziemi nawet o 10 miliardów lat świetlnych. Na tym obszarze znajduje się około 2 mld galaktyk, które dzięki aparaturze naukowej teleskopu uda się lepiej poznać.
Euclid różni się od innych obserwatoriów tym, że ma szerokie pole widzenia, co umożliwia wykonanie zdjęć obejmujących stosunkowo duży obszar. Teleskopy takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba skupiają się na mniejszym obszarze nieba, ale zazwyczaj oferują obrazy o znacznie wyższej rozdzielczości.
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 wspólnym 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.
Obserwatorium zostało stworzone do badania ciemnej energii, tajemniczego czynnika odpowiedzialnego za przyspieszającą ekspansję naszego Wszechświata. Grawitacja powinna przyciągać wszystko we Wszechświecie do siebie, tymczasem uczeni obserwują, że zamiast tego wszystko się od siebie oddala i to w coraz szybszym tempie.
Do zbadania ciemnej energii naukowcy zamierzają sporządzić mapę obecności innej kosmicznej tajemnicy, ciemnej materii. Choć nikt nigdy jej nie zaobserwował, jej istnienie zdradza wpływ grawitacyjny na „zwykłą” materię, jak planety, gwiazdy czy galaktyki. Ciemna materia występuje w kosmosie w znacznej obfitości. Uczeni szacują, że jest jej pięć razy więcej niż tej widzialnej materii, która stanowi zaledwie 5 proc. masy Wszechświata. Zatem jeśli wpływ ciemnej energii na Wszechświat zmienił się w czasie, zmiana ta będzie widoczna w sposobie rozmieszczenia ciemnej materii w dużych skalach we Wszechświecie, a na trójwymiarowej mapie stworzonej przez teleskop Euclid powinno dać się to uchwycić.
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.
- Pierwsze zdjęcia z teleskopu Euclid wyznaczają początek nowej ery badania ciemnej materii i ciemnej energii – powiedział Mike Seiffert z zespołu, który zarządza misją. - To pierwszy teleskop kosmiczny przeznaczony do badań ciemnego Wszechświata, a sama skala danych, które z niego uzyskamy, będzie niepodobna do niczego, co mieliśmy wcześniej. To wielkie tajemnice, więc dla międzynarodowej społeczności kosmologicznej ekscytujące jest to, że w końcu nadejdzie ten dzień - dodał.
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).
- Euclid dokona przełomu w naszym rozumieniu kosmosu jako całości, a te wspaniałe zdjęcia pokazują, że misja jest gotowa pomóc w rozwiązaniu jednej z największych tajemnic współczesnej fizyki – powiedziała Carole Mundell z ESA.
ESA opublikowała pięć nowych zdjęć z misji Euclid. Pierwsze z nich przedstawia gromadę w Perseuszu. Znajduje się w odległości około 230 milionów lat świetlnych od Ziemi i zawiera ponad tysiąc galaktyk. Na zdjęciu w tle widać kolejne tysiące galaktyk znajdujących się w jeszcze większych odległościach. Te bliżej jawią się jako większe struktury, podczas gdy te najdalsze są jedynie jasnym punktem na fotografii. Wiele z tych galaktyk nigdy wcześniej nie było widzianych, a niektóre z nich są tak daleko, że ich światło podróżowało do nas przez około 10 miliardów lat.
Naukowcy przyznali, że po raz pierwszy tak wiele galaktyk z gromady w Perseuszu zostało uchwyconych z tak dużą szczegółowością na tym samym zdjęciu. Mapowanie rozmieszczenia i kształtu tych galaktyk może pomóc naukowcom w określeniu roli ciemnej materii w rzeźbieniu tej części Wszechświata.
Zarządzający misją teleskopu Euclid opublikowali również zdjęcie galaktyki spiralnej IC 342, położonej około 11 milionów lat świetlnych od Ziemi. Galaktyka ta znajduje się za zatłoczoną płaszczyzną Drogi Mlecznej. Normalnie pył, gaz i gwiazdy przesłaniają ją przed naszym wzrokiem, ale Euclid użył instrumentu działającego w bliskiej podczerwieni, dlatego potrafił zajrzeć przez pył i zobrazować strukturę. Ujawnił też wcześniej nie widziane szczegóły dotyczące poszczególnych składników galaktyki IC 342.
W miarę jak Euklides spogląda głębiej w kosmos i dalej w historię Wszechświata, schludne galaktyki spiralne, takie jak nasza Droga Mleczna, czy wspomniana wyżej IC 342, stają się mniej powszechne. Ich miejsce zastępują galaktyki nieregularne. Taką właśnie jest NGC 6822. Galaktyka ta znajduje się w gwiazdozbiorze Strzelca w odległości 1,6 miliona lat świetlnych od Ziemi.
Euclidowi udało się uchwycić widok całej galaktyki i jej otoczenia w wysokiej rozdzielczości w ciągu około godziny. W przypadku innych teleskopów naziemnych czy kosmicznych, nawet tak potężnych jak teleskop Webba, byłoby to niemożliwe, ze względu na ich węższe pole widzenia.
Kolejne zdjęcie przedstawia gromadę kulistą, czyli ściśle związany grawitacyjnie ze sobą zbiór setek, a nawet tysięcy gwiazd. Ta konkretna gromada kulista to NGC 6397. Znajduje się w gwiazdozbiorze Ołtarza około 7800 lat świetlnych od Ziemi i jest jedną z najbliższych nam gromad kulistych. Euclid jest jedynym obecnym teleskopem, który jest w stanie obserwować każdą gwiazdę w takim zbiorze z najdrobniejszymi szczegółami. Może to pomóc naukowcom w mapowaniu rozmieszczenia ciemnej materii w Drodze Mlecznej, ponieważ rozwój tych gromad jest kształtowany przez grawitacyjny wpływ ciemnej materii.
To najbardziej kolorowe zdjęcie z pierwszego zestawu obserwacji z teleskopu Euclid. Mgławica Koński Łeb znajduje się w konstelacji Oriona w odległości około 1500 lat świetlnych od Ziemi. Jest najbliższym nam obszarem gwiazdotwórczym, czyli tzw. gwiezdnym żłobkiem.
Zdjęcia w pełnej rozdzielczości można oglądnąć lub pobrać na stronach ESA.
Źródło: ESA, NASA, fot. ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; CC BY-SA 3.0 IGO
