Cosmosul este compus în principal din materiale pe care nu le putem vedea. Știm că acestea există, dar nu emit lumină (nu numai în domeniul vizibil, ci și în alte părți ale domeniului electromagnetic) și este posibil să nu interacționeze direct cu materia normală. Cum putem măcar să începem să înțelegem natura lucrurilor făcute din astfel de materie?
Cheia este să le studiem prin prisma efectelor lor asupra universului. Materia întunecată are gravitație, astfel încât afectează mișcarea și distribuția materiei normale în galaxii (având în vedere că în univers există de cinci sau mai multe ori mai multă materie întunecată decât materie normală, ar putea merita să ne gândim care dintre acestea o numim "normală"). Materia întunecată dictează și modul de propagare a luminii în spațiu, care este distorsionată de gravitație. Iar energia întunecată determină expansiunea accelerată a universului, care afectează modul în care măsurăm distanțele galaxiilor îndepărtate și modifică distribuția galaxiilor și a roiurilor de galaxii în structurile cosmice la scară mai mare.
Iar acestea sunt efecte măsurabile cu soluții inteligente și tehnologii avansate adecvate. Agenția Spațială Europeană (ESA) a contribuit cu un nou instrument excepțional de puternic la setul de instrumente care face posibil acest lucru: observatorul spațial Euclid, care își propune să deslușească secretele universului întunecat - și multe despre universul vizibil.
În comparație cu majoritatea telescoapelor spațiale, Euclid are dimensiuni destul de modeste. Are o oglindă cu un diametru de numai 1,2 metri, jumătate din diametrul telescopului spațial Hubble și o cincime din diametrul telescopului spațial James Webb (JWST). Cu toate acestea, în ciuda dimensiunilor sale mai mici, Euclid este superior acestor două observatoare spațiale gigantice într-un aspect important: spre deosebire de câmpul de vedere îngust oferit de oglinzile principale ale Hubble și JWST, oglinda Euclid oferă o vedere panoramică. Telescopul poate capta o zonă de jumătate de grad pătrat, o zonă extrem de mare, mai mult decât dublul suprafeței acoperite de luna plină.
Acesta scanează în fiecare zi, o fâșie lungă și largă de cer, iar misiunea este de a observa un total de 15.000 de grade pătrate, mai mult de o treime din întregul cer.
Și face toate acestea la rezoluție înaltă - ceea ce înseamnă că poate arăta detalii fine.
Euclid a fost lansat în Iulie 2023, iar primele imagini preliminare au fost publicate în același an. Apoi, în luna Mai, ESA a publicat primele imagini științifice complet calibrate ale telescopului, precum și o serie de publicații științifice. Aceste rezultate sunt uimitoare din punct de vedere vizual și științific și oferă o imagine excelentă a ceea ce ar putea realiza fi această misiune.
Abell 2390
Abell 2390 este un roi de galaxii aflat la aproape trei miliarde de ani lumină de Pământ. Este foarte populat, cu mii de galaxii care sunt legate gravitațional între ele. Clusterele de acest tip sunt o comoară pentru astronomi: sunt atât de mari încât gravitația lor distorsionează spațiul în mod semnificativ. Acest lucru se numește lentilă gravitațională, deoarece poate direcționa și amplifica lumina provenită de la galaxii și mai îndepărtate din fundal. Materia întunecată din roi contribuie la acest efect de lentilă, iar prin examinarea imaginilor fin distorsionate ale obiectelor din fundal, experții pot să cartografieze distribuția materiei întunecate în sistemul de lentilă.
Dar la del foarte interesant, Euclid a descoperit o populație de stele din roi, care până acum era aproape invizibilă: stelele dintre galaxii. Aceste stele au o lumină slabă în mod individual, dar lumina lor combinată le permite să fie văzute, cel puțin de Euclid. Deși telescoape precum Hubble au mai detectat astfel de obiecte cerești, aceste observații au fost limitate la câmpuri de vizibilitate înguste și au necesitat o orientare atentă. Euclid vede întregul roi într-o singură trecere și poate însuma lumina de la toate stelele "rătăcite".
Acest lucru a fost realizat în cadrul unor observații anterioare ale unui alt roi de galaxii, Perseus, iar astronomii au descoperit că această lumină din interiorul roiului ar putea proveni de la multe miliarde de stele. Așadar, aceste stele rătăcitoare sunt atât de numeroase încât ar putea forma o întreagă galaxie. În ceea ce privește cauzele care ar fi putut să le determine să fie expulzate din casa lor inițială, teoria predominantă este că ele ar fi putut fi expulzate din galaxii mai mici de la marginea roiului, care au fost expuse în mod special la forțele gravitaționale puternice ale altor galaxii.
Imaginea atașată a lui Abell 2390 se bazează pe observațiile făcute cu două camere de pe Euclid. Una dintre ele (VIS) detectează lumina similară cu cea percepută de ochiul uman, din partea verde a spectrului până în infraroșu apropiat. Cealaltă este un spectrometru și fotometru în infraroșu apropiat (NISP), care vede mult mai departe în gama infraroșu apropiat, până la doi microni, de aproximativ trei ori mai mult decât cea mai mare lungime de undă a luminii pe care ochii noștri o pot detecta.
NISP are 64 de megapixeli, iar VIS are peste 600 de megapixeli, ceea ce este enorm chiar și în astronomie.
NISP poate fi de mare ajutor pentru astronomi în înțelegerea energiei întunecate. Aceasta este forța misterioasă care face ca universul să se extindă din ce în ce mai repede, iar galaxiile îndepărtate se află la o distanță diferită de cea pe care ar produce-o o rată de expansiune constantă. Galaxiile îndepărtate de Pământ suferă o puternică deplasare spre roșu, deoarece lungimea de undă a luminii lor este întinsă în drumul său spre telescoapele noastre de expansiunea intermediară a spațiului. În cazul galaxiilor foarte îndepărtate, acest efect este atât de pronunțat încât radiația emisă inițial ca lumină vizibilă este deplasată în infraroșu.
Spectrometrul NISP descompune această deplasare spre roșu profund în lungimi de undă pe care astronomii le pot examina pentru a măsura amploarea deplasării, și astfel, pentru a calcula distanța până la galaxii. JWST poate face și el acest lucru, dar Euclid poate vedea un cer mult mai mare, și prin urmare, mult mai multe galaxii în același timp, iar cartografierea ultimilor zece miliarde de ani de istorie cosmică și a milioane de galaxii înseamnă că putem obține un "control" mai bun asupra expansiunii accelerate. Astronomii speră să poată măsura schimbările de accelerație în multe părți diferite ale universului, ceea ce nu era posibil înainte.
NGC 6744
Euclid nu se uită doar în depărtare, ci și în apropiere. De exemplu, a analizat spectaculoasa galaxie spirală NGC 6744, aflată la aproximativ 30 de milioane de ani lumină de Pământ. Câmpul larg de vizualizare al telescopului dezvăluie întreaga galaxie și împrejurimile sale în detalii excelente. Pe lângă examinarea structurii generale și a populației stelare a galaxiei, Euclid a cercetat vecinătatea obiectului pentru a căuta galaxii însoțitoare mult mai slabe, care sunt frecvente în jurul galaxiilor mari.
Galaxiile mai mici care se învârt în jurul galaxiilor mai mari, pot fi deosebit de sensibile la efectele subtile ale materiei întunecate, astfel încât catalogarea și studierea acestor companioane ar putea fi o altă modalitate pentru cercetători de a afla mai multe despre materia invizibilă și despre modul în care aceasta a influențat formarea și evoluția galaxiilor.
În cazul galaxiei NGC 6744, astronomii au găsit deja o nouă galaxie companion necunoscută în datele Euclid, ceea ce reprezintă un început promițător.
Messier 78
O altă imagine interesantă a fost creată de o țintă și mai apropiată: Messier 78. Acesta este un nor de gaz și praf cu formare stelară aflat la doar 1300 de ani lumină distanță. Norul face parte dintr-o structură uriașă care include Nebuloasa Orion și Nebuloasa Cap de Cal. M78 este o așa-numită nebuloasă de reflexie: două stele supergigante uriașe, tinere și albastre luminează norul, iar această lumină este împrăștiată spre noi, făcând ca praful norului să apară albastru. Experții au combinat observațiile lui Euclid în infraroșu și în vizibil pentru a crea un portret fascinant al acestei semilune. În imagine, hidrogenul cald strălucește în roz-violet, în timp ce praful cosmic apare de culoare brun-roșiatică.
Stelele nou-născute interacționează puternic cu materia din jurul lor. Cele care sunt încă în formare atrag materia în ele însele, în timp ce stelele mai mature pot deveni uriașe și devin atât de fierbinți încât lumina lor sculptează cavități uriașe în norii de materie din jur. În acești nori se pot forma obiecte mai mici, inclusiv planete nomade, dintre care cele mai mari ar putea fi detectate de Euclid.
Aceasta este doar o mostră din ceea ce va oferi Euclid în anii următori. Într-un studiu publicat recent , astronomii au cartografiat distorsiunea gravitațională a Căii Lactee asupra roiurilor de stele, iar rezultatele lor susțin modelele teoretice. De asemenea, au fost descoperite zeci de galaxii extrem de îndepărtate care emit radiații ultraviolete, ceea ce ne poate ajuta să înțelegem rolul lor în universul timpuriu, inclusiv modul în care au luminat materia din jurul lor într-un eveniment numit reionizare, care a fost esențial pentru a afla istoria cosmosului tânăr.
Și aici se află adevărata putere a lui Euclid. Prin studierea unor zone mari ale cerului, obținem o imagine mai cuprinzătoare a universului, ale cărei detalii sunt dezvăluite doar în mod țintit de telescoapele mai mari.
Astfel, Euclid le permite astronomilor să facă un pas înapoi și să își facă o idee mai bună despre curiozitățile cosmosului care nu au fost descoperite până acum.
