Ciemna materia i ciemna energia od lat przewijają się w różnych hipotezach i publikacjach. Choć naukowcy próbują je badać, to wciąż pozostają nie do końca wyjaśnionymi tajemnicami. Czy sonda Euclid, która dołączy do obserwacji już w dwa tysiące dwudziestym trzecim roku, odkryje tajemnice tej enigmatycznej sfery wszechświata?
Pierwszego maja dwa tysiące dwudziestego trzeciego roku, sonda Euclid zakończyła pierwszą część swojej długiej podróży. Przebyła tysiące kilometrów z Włoch aż na Florydę, gdzie w lipcu tego roku poleciała w kosmos na pokładzie rakiety Falcon 9 firmy SpaceX. Ta misja, prowadzona przez Europejską Agencję Kosmiczną – ESA –, ma na celu zapewnić nam lepsze zrozumienie niezbadanych sił wszechświata, znanych jako ciemna materia i ciemna energia.
Nic nie stanęło na przeszkodzie planom i misja wystartowała pierwszego lipca dwa tysiące dwudziestego trzeciego roku o godzinie siedemnastej dwanaście czasu polskiego wyruszając w miesięczną podróż do punktu libracyjnego L2, gdzie przyciąganie grawitacyjne Słońca i Ziemi równoważą się, zapewniając sondzie stabilny punkt obserwacyjny. Euclid dołączy tam do obserwatorium GAIA i do kosmicznego teleskopu Jamesa Webba, dla którego stanie się idealnym towarzyszem.
Ciemna materia, w przeciwieństwie do zwykłej materii, z którą mamy do czynienia na co dzień, nie odbija ani nie emituje światła. Jest to hipotetyczna forma materii, która nie oddziałuje ze światłem ani innymi formami promieniowania elektromagnetycznego, co sprawia, że jest niewidoczna i niezwykle trudna do wykrycia bezpośrednimi metodami. Według naukowców to właśnie ona spaja galaktyki i uważa się, że stanowi około osiemdziesiąt procent całej masy we wszechświecie. Wiemy o niej od przeszło stu lat, ale jej prawdziwa natura wciąż pozostaje zagadką. Jej istnienie jest wnioskowane z obserwacji astronomicznych, takich jak ruch gwiazd i galaktyk, które sugerują, że we wszechświecie musi istnieć znacznie więcej masy niż jesteśmy w stanie zaobserwować.
Równie zagadkowa jest ciemna energia.
Astronomowie wykazali, że ekspansja wszechświata w ciągu ostatnich pięciu miliardów lat przyspieszała szybciej niż wynika z obliczeń, stąd przekonanie, że to przyspieszenie jest napędzane przez nieznaną siłę, którą nazwano ciemną energią. Ma ona stanowić około siedemdziesiąt procent energii we wszechświecie. Ciemna energia to hipotetyczna forma energii, która miałaby tłumaczyć obserwowane przyspieszenie ekspansji wszechświata. W przeciwieństwie do ciemnej materii, która działa jak „klej” utrzymujący galaktyki razem, ciemna energia działa jak siła odpychająca, która powoduje przyspieszenie ekspansji wszechświata. Podobnie jak ciemna materia, natura ciemnej energii jest jednym z największych tajemnic nauki, a jej odkrycie i zrozumienie mogłoby zrewolucjonizować nasze rozumienie wszechświata.
Patronite
Zostań Patronem Astrofazy! Pomóż rozwijać projekt i zyskaj dostęp do bonusowych treści!Sonda Euclid, ważąca około dwa tysiące sto kilogramów i o wymiarach cztery i pół metra na trzy i jedną dziesiątą metra na trzy i dwie dziesiąte metra, została zaprojektowana do badania odległych części wszechświata, więc potrzebuje instrumentów o szerokim polu widzenia. Im szersze pole widzenia instrumentu obrazującego, tym więcej przestrzeni może on obserwować. Aby to osiągnąć, Euclid wykorzystuje stosunkowo mały teleskop o średnicy jedynie jeden i dwie dziesiąte metra, w porównaniu do swojego przyszłego towarzysza, teleskopu Jamesa Webba, który ma średnicę sześć i pół metra. Mimo to, Euclid posiada jedne z największych kamer cyfrowych rozmieszczonych w kosmosie z polami widzenia setki razy większymi niż Webb.
Sonda została wyposażona w zestaw zaawansowanych instrumentów naukowych, ma za zadanie zobrazować ten „ciemny wszechświat” i stworzyć trójwymiarową mapę, która obejmie obszar rozciągający się na dziesięć miliardów lat świetlnych od naszej planety. Najważniejsze narzędzia to Visible Imager, w skrócie VIS, oraz Near-Infra Spectrometer and Photometer czyli NISP.
Instrument VIS obrazujący zakres światła widzialnego został zaprojektowany do pomiaru pozycji i kształtów jak największej liczby galaktyk, aby szukać subtelnych korelacji wywoływanych przez efekt zwany soczewkowaniem grawitacyjnym światła, które podróżuje do nas między innymi przez ciemną materię. W przypadku galaktyk efekt tego soczewkowania jest słaby, dlatego zatem potrzeba ich bardzo wielu, aby zobaczyć efekt w wysokiej rozdzielczości. W ten sposób VIS zapewni jakość obrazu podobną do teleskopu Hubble’a.
VIS nie może jednak obrazować rzeczywistych kolorów obiektów. A jest to potrzebne do pomiaru ich odległości poprzez efekt przesunięcia ku czerwieni, w którym światło z tych obiektów jest przesunięte do dłuższych lub bardziej czerwonych długości fal w sposób, który odnosi się do ich odległości od Ziemi. Niektóre z tych danych będą musiały pochodzić z istniejących lub dopiero powstających obserwatoriów naziemnych, ale Euclid posiada również instrument NISP, który został zaprojektowany specjalnie do pomiaru kolorów i widm w podczerwieni, a tym samym przesunięć ku czerwieni dla najbardziej odległych galaktyk.
Źródło: ESA
Aby zmierzyć ciemną energię, NISP wykorzysta stosunkowo nową technikę zwaną barionowymi oscylacjami akustycznymi – BAO –, która zapewnia dokładny pomiar historii ekspansji wszechświata w ciągu ostatnich dziesięciu miliardów lat. Historia ta jest niezbędna do testowania możliwych modeli ciemnej energii, w tym sugerowanych modyfikacji Ogólnej Teorii Względności Einsteina.
Do przeprowadzenia takiego eksperymentu potrzeba całej armii naukowców, a nie wszyscy zajmują się wyłącznie ciemną materią i ciemną energią. Podobnie jak teleskop Webba, Euclid ma stać się skarbnicą nowych odkryć w wielu dziedzinach astronomii. Konsorcjum Euclid potrzebuje setek osób do pomocy w opracowaniu zaawansowanego oprogramowania potrzebnego do połączenia danych kosmicznych z danymi naziemnymi i wyodrębnienia, z dużą dokładnością, kształtów i kolorów miliardów galaktyk.
Najnowsze filmy
Oprogramowanie to zostało również sprawdzone i zweryfikowane przy użyciu jednych z największych symulacji wszechświata, jakie kiedykolwiek skonstruowano. Po dotarciu do punktu L2, sonda przejdzie kilka miesięcy testów, walidacji i kalibracji, aby upewnić się, że instrumenty i teleskop działają zgodnie z oczekiwaniami.
Gdy Euclid będzie już gotowy, rozpocznie pięcioletnie badanie obszaru piętnastu tysięcy stopni kwadratowych nieba, podczas którego wyniki zbierać będą aż dwa tysiące naukowców z całego świata. Jednak prawdziwa moc Euclida zostanie zrealizowana dopiero po zebraniu wszystkich danych i dokładnym ich przeanalizowaniu. Może to zająć kolejne pięć lat, co przeniesie nas w następną dekadę, zanim uzyskamy ostateczne odpowiedzi. Dlatego też start Falcona 9 wydaje się być jedynie początkiem niezwykłej historii sondy Euclid.
Koniec projektu planowany jest na dwa tysiące dwudziesty dziewiąty rok, a jego całkowity koszt szacuje się na ponad sześć i pół miliarda złotych. To wielkie przedsięwzięcie, które ma na celu zrozumienie największych tajemnic naszego wszechświata, jest efektem międzynarodowej współpracy i poświęcenia naukowców z całego świata. Wszyscy z niecierpliwością czekamy na wyniki, które przyniesie misja Euclid i oczekujemy, że dostarczy nam ona nieocenionych informacji na temat ciemnej materii i ciemnej energii.
