Europejska Agencja Kosmiczna opublikowała pierwszy fragment swojej wielkiej mapy Wszechświata, pokazujący miliony gwiazd i galaktyk. Mozaika zdjęć została wykonana przez teleskop Euclid, którego celem jest zbadanie tajemnic ciemnej materii i ciemnej energii.
Teleskop Euclid operuje z drugiego punktu Lagrange’a, czyli z tego samego miejsca, gdzie od stycznia 2022 roku znajduje się Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Został wyniesiony w przestrzeń kosmiczną w lipcu ubiegłego roku. W ramach swojej misji Euclid ma wykonać mapę miliardów galaktyk i zbadać, jak powstał i ewoluował nasz Wszechświat. Ma skupić się na najbardziej tajemniczych jego składnikach: ciemnej materii oraz ciemnej energii.
Podczas trwającego w Mediolanie Międzynarodowego Kongresu Astronautycznego naukowcy z Europejskiej Agencji Kosmicznej pochwalili się pierwszym fragmentem przygotowywanej przez teleskop Euclid mapy Wszechświata. Ta 208-gigapikselowa mozaika zdjęć powstała z fotografii wykonanych podczas 260 obserwacji w zakresie światła widzialnego oraz podczerwonego, które miały miejsce między 25 marca a 8 kwietnia tego roku. Przedstawia dziesiątki milionów gwiazd w naszej galaktyce – Drodze Mlecznej – i około 14 milionów odległych galaktyk.
Mapowanie Wszechświata
Opublikowana mozaika stanowi zaledwie 1 proc. tworzonej przez obserwatorium Euclid mapy. W trakcie swojej sześcioletniej misji teleskop będzie obserwował kształty, odległości i ruchy miliardów galaktyk w promieniu do 10 miliardów lat świetlnych od nas. W ten sposób powstanie największa trójwymiarowa mapa Wszechświata.
Pierwszy fragment mapy już zawiera około 100 milionów źródeł. To gwiazd w naszej Drodze Mlecznej oraz te znajdujące się w galaktykach poza nią. Samych odległych galaktyk na mapie jest około 14 milionów. – Ten oszałamiający obraz jest pierwszym fragmentem mapy, która w ciągu sześciu lat obejmie ponad jedną trzecią nieba. To zaledwie 1 proc. mapy, a mimo to jest ona pełna różnorodnych źródeł, które pomogą naukowcom odkryć nowe sposoby opisu Wszechświata – mówi Valeria Pettorino z projektu Euclid w ESA.
Czułe kamery obserwatorium uchwyciły ogromną liczbę obiektów i to w niezwykłej rozdzielczości. Przyglądając się mozaice nadal możemy wyraźnie zobaczyć skomplikowaną strukturę galaktyki. Pomiędzy gwiazdami, czyli jasnymi punktami, na zdjęciach znajdują się też jasnoniebieskie obszary. To obłoki gazu i pyłu.
– Widzieliśmy już piękne obrazy o wysokiej rozdzielczości pojedynczych obiektów i grup obiektów z misji teleskopu Euclid. Nowy obraz w końcu daje nam przedsmak ogromu obszaru nieba, który obejmie Euclid, co umożliwi nam wykonanie szczegółowych pomiarów miliardów galaktyk – mówi Jason Rhodes z NASA Jet Propulsion Laboratory.
Ciemna materia i ciemna energia
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
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.
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).
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. Koszt misji to około 1,5 mld euro.
Opublikowana mozaika jest zapowiedzią tego, co przyniesie misja Euclid. Od czasu rozpoczęcia rutynowych obserwacji naukowych misji w lutym, do tej pory ukończono 12 proc. mapy. Kolejne publikacje pracy teleskopu Euclid spodziewane są w marcu 2025 r. Dane z pierwszego roku obserwacji zostaną udostępniony w 2026 r.
Zdjęcie w pełnej rozdzielczości można zobaczyć na stronach ESA.
Źródło: ESA, NASA, fot. ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, CEA Paris-Saclay, image processing by J.-C. Cuillandre, E. Bertin, G. Anselmi/ CC BY-SA 3.0 IGO
