By 
Супутник Європейського космічного агентства (ESA) Euclid завершив першу частину своєї довгої подорожі в космос 1 травня 2023 року, коли він прибув до Флориди на човні з Італії. Ця стаття була спочатку опублікована в The Conversation. Видання внесло статтю в Expert Voices Space.com: Op-Ed & Insights.
Супутник Європейського космічного агентства (ESA) Euclid завершив першу частину своєї довгої подорожі в космос 1 травня 2023 року, коли він прибув до Флориди на човні з Італії. Він стартує з мису Канаверал на ракеті Falcon 9, створеної SpaceX, на початку липня.
Евклід створений, щоб дати нам краще розуміння «таємничих» компонентів нашого Всесвіту, відомих як темна матерія та темна енергія. На відміну від звичайної матерії, яку ми відчуваємо тут, на Землі, темна матерія не відбиває і не випромінює світло. Він пов’язує галактики разом і, як вважають, становить близько 80% усієї маси Всесвіту. Ми знаємо про нього протягом століття, але його справжня природа залишається загадкою.
Темна енергія так само спантеличує. Астрономи показали, що розширення Всесвіту за останні п’ять мільярдів років прискорювалося швидше, ніж очікувалося. Багато хто вважає, що це прискорення спричинене невидимою силою, яку називають темною енергією. Це становить близько 70% енергії у Всесвіті. Евклід складе карту цього «темного всесвіту», використовуючи набір наукових інструментів, щоб пролити світло на різні аспекти темної енергії та темної матерії.
Світло в темряві
Після запуску Евклід здійснить місячну подорож до регіону космосу, що називається другою точкою Лагранжа Земля-Сонце, яка знаходиться в п’ять разів далі від нас, ніж Місяць. Це місце, де гравітаційне тяжіння Сонця та Землі врівноважується і забезпечує Евкліду стабільну точку огляду для спостереження за Всесвітом. У цей момент Евклід приєднається до космічного телескопа Джеймса Вебба (JWST) і стане ідеальним супутником цієї дивовижної космічної обсерваторії.
Моя участь у Euclid почалася в 2007 році, коли ESA запросила мене взяти участь у незалежній концептуальній консультативній групі для оцінки двох конкуруючих пропозицій місії під назвою SPACE і DUNE.
Обидва використовували різні методи і, отже, різні інструменти для вивчення темного всесвіту, і ESA намагалося визначити між ними. Обидві концепції були переконливими, і наша команда вирішила, що обидві мають переваги, особливо для забезпечення важливої перехресної перевірки між ними. Таким чином, Евклід народився з найкращого з обох концепцій.
Евклід призначений для вивчення всього Всесвіту, тому йому потрібні інструменти з широким полем зору. Чим ширше поле зору приладу для обробки зображень, тим більшу частину Всесвіту він може спостерігати. Для цього Евклід використовує відносно невеликий телескоп порівняно з JWST. За розміром Euclid приблизно розміром з вантажівку порівняно з JWST розміром з літак. Але Euclid також має одні з найбільших цифрових камер, які використовують у космосі, з полями огляду в сотні разів більшими, ніж у JWST.
Форми і кольори
Інструмент Euclid VIS (або видимий), побудований переважно у Великій Британії, призначений для вимірювання позицій і форм якомога більшої кількості галактик, щоб знайти тонкі кореляції в цих даних, спричинені гравітаційним лінзуванням світла, коли воно рухається до нас через проміжну темну матерію. Цей ефект гравітаційної лінзи слабкий, лише одна частина зі ста тисяч для більшості галактик, тому потрібно багато галактик, щоб побачити ефект у високій чіткості. Таким чином, VIS створить якість зображення, подібну до телескопа Хаббла, на третині нічного неба.
VIS, однак, не може вимірювати кольори об’єктів. Це необхідно, щоб виміряти їхню відстань за допомогою ефекту червоного зміщення, коли світло від цих об’єктів зміщується до більшої або червонішої довжини хвилі відповідно до їх відстані від нас. Деякі з цих даних потрібно буде отримати з існуючих і запланованих наземних обсерваторій, але Euclid також має інструмент NISP (спектрометр і фотометр ближнього інфрачервоного діапазону), який спеціально розроблений для вимірювання кольорів і спектрів інфрачервоного випромінювання, а отже, і червоних зсувів для найдальші галактики, які побачить Евклід.
Для вимірювання темної енергії NISP використовуватиме відносно нову техніку під назвою Baryon Acoustic Oscillation (BAO) , яка забезпечує точне вимірювання історії розширення Всесвіту за останні 10 мільярдів років. Ця історія життєво важлива для перевірки можливих моделей темної енергії, включаючи запропоновані модифікації загальної теорії відносності Ейнстієна.
Скарбниця
Для такого експерименту потрібна ціла армія вчених, і не всі працюють виключно над темною матерією та темною енергією. Як і JWST, Евклід стане скарбницею нових відкриттів у багатьох галузях астрономії. Консорціуму Euclid потрібні сотні людей, які б допомогли розробити складне програмне забезпечення, необхідне для об’єднання космічних даних із наземними та отримання з високою точністю форм і кольорів мільярдів галактик.
Це програмне забезпечення також було перевірено та перевірено за допомогою деяких із найбільших симуляцій Всесвіту, які будь-коли створювалися. Після прибуття на L2 Euclid пройде кілька місяців випробувань, перевірки та калібрування, щоб переконатися, що прилади та телескоп працюють належним чином. Ми всі знайомі з таким нервовим очікуванням після нещодавнього запуску JWST.
Після того, як буде готовий, Euclid розпочне п’ятирічний огляд 15 000 квадратних градусів неба з приблизно 2 000 вчених з усього світу, які збиратимуть результати. Однак справжню силу Евкліда можна буде зрозуміти лише тоді, коли ми зберемо всі ці дані разом і ретельно їх проаналізуємо. Це може зайняти ще п’ять років, занурюючи нас у наступне десятиліття, перш ніж ми отримаємо остаточні темні відповіді. Тому запуск SpaceX здається лише половиною в історії Евкліда.
Цього літа я поїду до Флориди, щоб побачити запуск Euclid. До мене приєднаються сотні моїх колег, які присвятили свою кар’єру створенню цього дивовижного телескопа та експерименту. Бачачи, як проект збирається таким чином, я пишаюся тим, що називаю себе «евклідіанцем».
Comments