В эти выходные состоялся запуск миссии Европейского космического агентства (ЕКА) Euclid: космического телескопа, целью которого является раскрытие тайн темной материи и темной энергии. Космический корабль весом 2,2 тонны с 1,2-метровым телескопом был доставлен в космос ракетой SpaceX Falcon 9 и сейчас находится на пути к своей орбите вокруг Солнца.
Миссию изначально предполагалось запустить с помощью российской ракеты «Союз» с европейского космодрома во Французской Гвиане, но после вторжения России в Украину сотрудничество между ЕКА и Россией было прервано. Вместо этого телескоп был запущен со станции космических сил на мысе Канаверал во Флориде в 00:11 по восточному времени в субботу, 1 июля.
Телескоп движется к орбите под названием L2, второй точке Лагранжа, которая является той же орбитой, которая используется космическим телескопом Джеймса Уэбба и другими космическими телескопами. Эта орбита обеспечивает большую стабильность, что особенно важно для такой миссии, как Euclid, целью которой является сбор чрезвычайно подробных наблюдений за Вселенной.
Евклид должен прибыть на L2 в течение четырех недель, затем провести двухмесячную подготовку, прежде чем начать научные наблюдения примерно в начале октября.
Евклид проведет как широкое, так и глубокое исследование Вселенной, объединив изображения, чтобы создать карту Вселенной, которая поможет узнать о двух загадочных понятиях: темной материи, которая составляет около 27% всего, что существует, и темной энергии, которая составляет около 68% Вселенной. Каждый атом, молекула и кусок материи, которые мы можем наблюдать, составляют крошечные оставшиеся 5%, известные как обычная или барионная материя.
Телескоп направляется на ту же орбиту, что и космический телескоп Джеймса Уэбба.
Мы знаем, что темная материя и темная энергия должны существовать из-за движения галактик и расширения Вселенной. Однако их чрезвычайно трудно изучать, поскольку темная материя не взаимодействует со светом, а темная энергия — неизвестная форма энергии. Поэтому, чтобы найти доказательства этого, мы должны смотреть на очень большие масштабы.
«Если вы хотите заниматься космологией и наблюдать за космосом в целом, вам нужно провести масштабное исследование», — сказал Джузеппе Ракка, руководитель проекта Euclid в ЕКА, во время брифинга для прессы. «И Евклид специально разработан с очень широкоугольным телескопом, чтобы охватить большую часть Вселенной, которую можно наблюдать за очень короткое время».
Телескоп Euclid обследует 36% неба в течение своей шестилетней миссии, и для наблюдения за такой большой территорией у телескопа очень широкое поле зрения. Это относится к количеству неба, которое можно наблюдать в телескоп, а в случае Евклида поле зрения в 2,5 раза превышает размер Луны.
Сравните это, скажем, с космическим телескопом Хаббла, поле зрения которого составляет всего 1/12 размера Луны. Хаббл может отображать такие объекты, как галактики или туманности, в мельчайших деталях, но Хабблу потребовалось бы около 1000 лет, чтобы изучить область неба, сравнимую с Евклидовой.
Мы знаем, что темная материя и темная энергия должны существовать из-за движения галактик и расширения Вселенной.
И если вам интересно, почему Евклид обследует лишь немногим более трети неба, то это потому, что невозможно увидеть далекие галактики в других областях неба, потому что эти далекие объекты блокируются более близкими звездами и пылью в нашей. галактика.
У Евклида будет два прибора: прибор VISible или VIS, работающий в диапазоне длин волн видимого света, и спектрометр и фотометр ближнего инфракрасного диапазона или NISP, работающий в ближнем инфракрасном диапазоне. Охват этих двух длин волн позволяет исследователям видеть галактики с красным смещением, а это означает, что, поскольку они удаляются от нас, исходящий от них свет смещается в сторону красного конца спектра.
Объединив наблюдения обоих инструментов, наблюдения Евклида можно использовать для создания трехмерной карты, показывающей распределение видимой материи во Вселенной.
Но темная материя не видна, поэтому ее так трудно изучать. Его нельзя наблюдать напрямую, но о его присутствии можно сделать вывод, глядя на наблюдаемое нами распределение материи.
«Темная энергия и темная материя проявляются в очень тонких изменениях, которые они вносят во внешний вид объектов в видимой вселенной», — объяснил Рене Лорейс, ученый проекта Euclid.
Двумя основными методами изучения темной энергии и темной материи, используемыми Евклидом, будут слабое линзирование и кластеризация галактик. Использование двух методов для изучения одного и того же объекта позволяет исследователям сравнивать свои результаты друг с другом, что, как мы надеемся, приведет к более точным результатам.
Гравитационное линзирование — это эффект, при котором гравитация очень больших объектов, таких как галактики или скопления галактик, искажает пространство-время, действуя как увеличительное стекло и изменяя свет, исходящий от удаленных объектов за объектом на переднем плане.
Увидев силу этого эффекта линзирования, ученые могут рассчитать массу объекта на переднем плане и сравнить эту рассчитанную массу с массой видимого вещества в галактике на переднем плане. Если есть большая разница между рассчитанной и наблюдаемой массами, это говорит о наличии большого количества темной материи на переднем плане.
Другой эффект, кластеризация галактик, относится к тому, как галактики распределяются в трех измерениях по Вселенной. По мере расширения Вселенной галактики удаляются от нас, вызывая красное смещение. Ученые могут сравнить фактическое расстояние до галактики с ее красным смещением, используя явление, называемое барионными акустическими колебаниями, и оно может показать, насколько быстро расширяется Вселенная, что напрямую связано с темной энергией.
это потому, что невозможно увидеть далекие галактики в других областях неба
В совокупности эти методы должны помочь космологам узнать о темной материи и темной энергии больше, чем когда-либо прежде. Чтобы собрать данные, Евклид сделает около 1 миллиона изображений 12 миллиардов объектов во время своей миссии. Это должно приблизить нас к возможности обнаружения и изучения этих неуловимых явлений, а также к пониманию состава Вселенной вокруг нас.
«Это больше, чем космический телескоп, — сказал Лорейс, — это действительно детектор темной энергии».
