Az Európai Euclid űrtávcső Panorámás Látással Látja Majd A Kozmoszt

A 2022-ben induló széles látóterű csillagvizsgáló a három következő generációs létesítmény egyike lesz, amely a sötét energiára, a sötét anyagra és más kozmikus rejtélyekre fedi a leplet.

Sokat fog lovagolni az Európai Űrügynökség (ESA) Euclid űrhajóján, amikor az 2022 szeptemberében a francia Guyana-i Kourouban található Guyana Űrközpont rakétájával felrobbant - jóval több, mint 1,2 méteres távcsöve és két kifinomult széles terepi képalkotó eszközök.

Két további következő generációs létesítmény - a Vera C. Rubin Obszervatórium és a NASA Nancy Grace római űrtávcsője - kiegészítő méréseivel párosulva az Euclid hatéves küldetése során, a Földtől mintegy 1,5 millió kilométerre fekvő heliocentrikus pályán gyűjti az adatokat, amelyek segítenek a kozmológusoknak a tanulásban alapvető igazságok az univerzumról. Ugyanis az űrhajó megpróbálja feltárni a sötét energia természetét - a világegyetem tágulásában gyorsulást előidéző titokzatos erőt, valamint a sötét anyagot - a láthatatlan dolgokat, amelyek gravitációs ragasztóként működnek a galaxisok és más kozmikus struktúrák számára. Euklidész tanulmányai szintén egy újabb szigorú tesztet jelentenek Einstein általános relativitáselméletének hatalmas, intergalaktikus skálán. Az áttörést jelentő új fizika felfedezése - amely potenciálisan akár maga az univerzum sorsa is - felfedezhető.

"Az Euclid legfontosabb célkitűzései közé tartozik a galaxiscsoportosulás mérése és a sötét anyag és a sötét energia evolúciójának pontos 3D-s felmérése." - mondja Giuseppe Racca, az űrhajó projektmenedzsere az ESA-nál. "Ez segít a kutatóknak abban, hogy meghatározzák az univerzum gyorsított tágulási sebességét, és kiderítsék, van-e állandó értéke a sötét energiának."

Az Euclid, amely jelenleg a franciaországi Toulouse-i Airbus létesítmény integrációjának utolsó szakaszában van, több mint kétmilliárd galaxis alakját és más százmilliók távolságait példa nélküli hűséggel fogja megmérni látható és közeli megfigyelésekkel. infravörös hullámhosszak. "Minőségét tekintve a képek jobbak lesznek, mint bármi más, amit eddig készítettek" - mondja Racca.

Euklidész látható hullámhosszú műszere a távoli galaxisok vizuális torzulását is mérni fogja, amelyet egy gyenge gravitációs lencse néven ismert jelenség okoz. Némileg hasonlít ahhoz, ahogyan a tárgyak nagyítva, összezsugorodva vagy kinyújtva jelenhetnek meg, ha üvegen vagy vízen át látják őket, a galaxisokról alkotott nézeteink eltorzulhatnak, amikor fényük áthalad a téridőt körülvevő csillagok, galaxisok, fekete lyukak és a sötét anyag halmazain. út a Földre. A torzítás elemzésével a kutatók kiszámíthatják a fény elhajlásáért felelős látható vagy sötét közbenső anyag tömegét, miközben korlátozzák a sötét energia hatását is.

„Az általános relativitáselmélet mond valamit arról, hogy az univerzumnak hogyan kell bővülnie, attól függően, hogy mi van benne. És mond valamit arról, hogy a fénysugarakat gravitációs módon kell lencsevégre juttatni az anyageloszlás által”- mondja Rachel Mandelbaum, a Carnegie Mellon Egyetem fizikusa. "Az Euclid és más jövőbeli küldetések méréseinek felhasználásával teszteket készíthetünk annak megállapítására, hogy a gyenge lencsés megfigyelések során nyert adatok összhangban vannak-e az általános relativitáselmélettel."

Az általános relativitáselmérés vizsgálata szintén a római űrtávcső egyik célja. A távcső széles terű műszere, amelyet 2025 végén terveznek forgalomba hozni, összegyűjti majd a fényt egymilliárd galaxisból, a szupernóvákig mért távolságot és egyebeket. (Különösen Roman új technológiákat is tesztel a közeli csillagok körüli bolygók képalkotására.) A galaxisok és a szupernóvák mérései lehetővé teszik a kutatók számára, hogy jobban megbecsüljék az univerzum tágulási sebességét, tisztázva a sötét energia szerepét, és ezzel az információval további információkat. az általános relativitáselmélet érvényességének tesztelése.

Az Euklidészhez hasonlóan Roman háromdimenziós térképet is készít a galaxisok eloszlásáról. De csak az infravörös régióban fog működni. A 2,4 méter átmérőjű tükör kétszer akkora, mint az Euklidészé, lehetővé téve Roman számára, hogy mélyebben bepillanthasson az égbe és így a kozmikus történelembe, mint európai megfelelője.

Ezek a közös tudományos célok és a működésük időbeli átfedése valószínűleg a NASA következő generációs távcsövét egészíti ki az euklideszi küldetéssel. "Ha az Euclid valami érdekeset lát, a római űrtávcső rugalmasan optimalizálja és módosíthatja tudományos programját, hogy az maximálisan érzékeny legyen az adott régióra" - mondja David Spergel, a Roman tudományos csapatának társelnöke és a Számítógépes Asztrofizikai Központ igazgatója. a New York-i Flatiron Intézetben.

A sötét anyag és a sötét energia vizsgálatának másik kulcsszereplője a Rubin Obszervatórium, amely elvégzi az évtizedes űr és idő felmérését (LSST), miután 2022 végén megkezdi teljes működését a chilei Andok egyik távoli csúcsán. A csillagvizsgálótól kapott információk döntő fontosságúnak bizonyulhatnak az űrbeli társaik tanulmányainak támogatásához.

"Az Euclid megfigyeléseket ki fogják egészíteni a földi távcsövek adataival" - mondja Mandelbaum, aki a Rubin Obszervatórium Sötét Energiatudományi Együttműködésének szóvivője is. "Például a Rubin Obszervatórium képes lesz mérni a galaxisok színmérését annak érdekében, hogy megértse, milyen messze vannak."

Mandelbaum szerint a két létesítmény kiegészítő jellemzője kiterjed a tervezésükre is. "Míg az Euclid többnyire valahol az égre néz, megfigyeléseket végez, majd máshova néz, a [Rubin] távcső néhány éjszaka után visszatér ugyanarra az égre, hogy az LSST felmérése során figyelemmel kísérje az időváltozatokat." ő mondja.

Mindhárom távcső megfigyelésének összevonása és összehasonlítása rendkívül hasznosnak bizonyulhat. "Hatalmas kombináció lesz Rubin első évének adatai az Euclid adatokkal, amelyek az ég ugyanarra a területére vonatkoznak" - mondja Spergel. "Hasonlóképpen, 10 év múlva Rubin évtizedes optikai adatkészletének és Roman infravörös mérésének kombinációja különösen erőteljes lesz."

A következő 10 év kollektív mérései a fizika egyik rejtélyének megoldásában is segíthetnek. A galaxisok és még nagyobb kozmikus struktúrák növekedésének adatainak elemzése lehetővé teheti a kutatók számára, hogy szigorúbb korlátozásokat helyezzenek a neutrínók - alapvető részecskék - tömegére, amelyek nem rendelkeznek elektromos töltéssel és alig lépnek kölcsönhatásba a hétköznapi anyaggal. Ezeknek a kísérteties részecskéknek ezrei milliárdok haladnak át másodpercenként a testén, szinte semmilyen hatással. Intergalaktikus skálán azonban hatalmas számuk jelentős hatással lehet a kozmikus szerkezet múltbeli és jövőbeli alakulására.