Dodano: 03 sierpień 2023r.

Teleskop Euclid do badań ciemnej materii i energii przesłał pierwsze zdjęcia

Wyniesiony w przestrzeń kosmiczną przed miesiącem teleskop Euclid dotarł na swoje docelowe miejsce w drugim punkcie Lagrange’a. Obserwatorium, którego celem jest rzucenie światła na ciemną materię i energię wykonało swoje pierwsze zdjęcia podczas fazy rozruchu. Według specjalistów z ESA, już te fotografie testowe pokazują, że Euclid będzie w stanie spełnić pokładane w nim nadzieje.

Teleskop Euclid do badań ciemnej materii i energii przesłał pierwsze zdjęcia

 

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.

Pierwsze fotografie

Niedawno kontrolerzy misji z Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) opublikowali pierwsze zdjęcia zrobione przez teleskop Euclid. Wypełnione gwiazdami obrazy zostały wykonane podczas rozruchu teleskopu – fazy, w której potężne instrumenty zamontowane na pokładzie satelity są precyzyjnie kalibrowane, dlatego, jak podkreślają specjaliści, nie odzwierciedlają pełnego potencjału obserwatorium.

- Po ponad 11 latach projektowania i rozwijania misji Euclid, oglądanie tych pierwszych zdjęć jest ekscytujące i niezwykle emocjonalne – powiedział kierownik projektu Euclid, Giuseppe Racca. Obrazy przesłane przez teleskop na Ziemię pokazują, że teleskop kosmiczny osiągnie cele naukowe, do których został zaprojektowany, a być może znacznie więcej.

Chociaż minie jeszcze trochę czasu, zanim obserwatorium osiągnie swoje pełne możliwości, to pierwsze zdjęcia pokazują, że Euclid przetrwał podróż w dobrym stanie i wszystkie instrumenty naukowe zamontowane na pokładzie teleskopu działają dobrze. - Gdy pomyślimy, że na obrazach widzimy zaledwie kilka galaktyk, a te zostały wykonane przy minimalnym dostrojeniu systemu, jest to jeszcze bardziej niewiarygodne. W pełni skalibrowany Euclid ostatecznie będzie obserwował miliardy galaktyk, aby stworzyć największą jak dotąd trójwymiarową mapę nieba – podkreślił Racca.

Pierwsze zdjęcia z teleskopu Euclid

Fot. ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA

Zdjęcie wykonane za pomocą instrumentu NISP ukazuje olśniewający gwiezdny pejzaż złożony z miliardów gwiazd i galaktyk. Przed dotarciem do detektora instrumentu światło z odległych obiektów przechodzi przez specjalny filtr, który rozdziela światło każdej gwiazdy i galaktyki zgodnie z długością fali, co pozwala astronomom określić, z czego zbudowany jest każdy obiekt i jak daleko się znajduje.

Pierwsze uruchomienie instrumentu VIS nieco przestraszyło badaczy. Dostrzegli bowiem na nim zanieczyszczenie świetlne, którego się nie spodziewali. Dalsza kontrola wykazała, że część światła wkradała się do teleskopu, prawdopodobnie przez niewielką szczelinę. Na szczęście okazało się, że zanieczyszczenie światłem jest wykrywane tylko w określonym ustawieniu obserwatorium, zatem unikając tej orientacji, VIS będzie w stanie wypełnić swoją misję. Poniższe zdjęcie zostało zrobione w orientacji, w której światło słoneczne nie stanowiło problemu.

Pierwsze zdjęcia z teleskopu Euclid

Fot. ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA

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 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.

Kamera VIS jest jedną z największych, jakie kiedykolwiek wysłano w kosmos. Wykona panoramiczne zdjęcia o wysokiej rozdzielczości dużego obszaru Wszechświata, sięgające 10 miliardów lat wstecz i pokrywające jedną trzecią nocnego nieba. Korzystając z tych danych, astronomowie zmierzą kształty dwóch miliardów galaktyk i wykorzystają technikę zwaną soczewkowaniem grawitacyjnym – obserwując, jak światło z odległych galaktyk zostało zakrzywione przez grawitację materii znajdującej się na linii widzenia teleskopu – aby 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. Na tym obszarze znajduje się około 2 mld galaktyk, które dzięki aparaturze naukowej uda się lepiej poznać i uzyskać dokładniejszy wgląd w liczącą około 13,8 mld lat historię Wszechświata.

Ciemna strona kosmosu

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.

W ciągu najbliższych kilku miesięcy uczeni z ESA wraz z partnerami z innych instytucji będą nadal przeprowadzać wszystkie testy i kontrole niezbędne do upewnienia się, że Euclid działa jak najlepiej. Pod koniec „fazy uruchomienia i weryfikacji działania” zaczną się prawdziwe badania. ESA z pewnością opublikuje wówczas nowy zestaw zdjęć, aby pokazać, do czego zdolny jest teleskop.

 

Źródło: ESA, NASA, Sciene Alert, fot. ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA