Teleskop Euclid zagląda w nieskończoność. Pierwsze zdjęcia

Teleskop kosmiczny Euclid to najmłodsze dziecko Europejskiej Agencji Kosmicznej, ze stosunkowo niewielkim 1,2 metrowej średnicy zwierciadłem. Euclid przypomina bardziej nieaktywny już teleskop Kepler niż pracujący już od ponad roku Webb, choć pracuje w podobnym miejscu co ten ostatni. To orbita wokół punktu L2, która zapewnia prawie stałą pozycję względem Ziemi i Słońca w ciągu roku, a jednocześnie doskonałą widoczność całego kosmosu.

Euclid znacznie szybciej niż Webb chwali się pierwszymi zdjęciami

Euclid, który wyniesiono w kosmos 1 lipca 2023 roku, odbył podobną kilkutygodniową podróż do swojego docelowego miejsca pracy co Webb i już zameldował się u celu. Będzie jeszcze przez pewien czas sposobił się do naukowych obserwacji, tak jak Webb w pierwszej połowie 2022 roku.

Jednak dzięki znacznie prostszej konstrukcji układu optycznego już teraz możemy zobaczyć pierwsze zdjęcia wykonane instrumentami Euclida. W przypadku Webba trzeba było odpowiednio ustawić wszystkie segmenty zwierciadła, zgrać tworzone przez nie obrazy w jeden i powtórzyć to dla każdego z czterech instrumentów. Euclid w pewnym sensie jest gotowy do pracy już po wyjęciu z pudełka, a raczej umieszczeniu w kosmosie. I to dlatego już teraz mamy pierwsze.

Nie są one jeszcze oczyszczone z artefaktów takich jak promienie kosmiczne, które w kosmosie w znacznie większym stopniu przeszkadzają obserwacjom niż na Ziemi, czy duchy wokół jasniejszych gwiazd, które sa wynikiem wewnętrznych odbić w układzie optycznym teleskopu. Na zdjęciach widać nie tylko galaktyki (spiralne, eliptyczne), ale też pojedyncze gwiazdy i ich gromady.

Euclid zajrzy w nieskończoność, pomoże stworzyć przestrzenną mapę w przestrzeni i czasie

Euclid jest teleskopem, który zajmie się tematem ciemnej energii i ciemnej materii. Ta pierwsza jest wciąż hipotetycznym tworem, choć i o naturze ciemnej materii nie możemy dziś powiedzieć za wiele poza spekulacjami czym ona może być. Kamery teleskopu Euclid nie będą koncentrowały się na pojedynczych obiektach, nie dostarczą nam spektaktularnych zdjęć pojedynczych galaktyk, mgławic czy nawet gwiazd. Sięgną za to w nieskończoność kosmosu próbując pokazać nam jak wygląda kosmos w największej skali.

Mozaika 16 sensorów instrumentu NISP w trybie obrazowania. Po prawej powiększenie fragmentu zdjęcia z jednego z sensorów.

Co to nam da? Poznamy rozkład przestrzenny materii w przestrzeni kosmicznej. Jako materię rozumiemy tu tę materię, którą jesteśmy w stanie zobaczyć, czyli materię świecącą. Ten rozkład jest determinowany przez obecność ciemnej energii. Dlatego obserwując coś co widać, ale stanowi to tylko 5% Wszechświata, spróbujemy dowiedzieć się czegoś o czymś co jest niewidoczne, ale stanowi aż 95% Wszechświata i daje się ująć w modelach opisujących kosmos. A obecnie te modele powinny uzasadnić przyśpieszające rozszerzanie się Wszechświata, a także obserwowane grupowanie się galaktyk.

Instrumentem, który pomoże w tym zadaniu jest NISP, czyli kamera i spektroskop podczerwieni. Pierwsze zdjęcia to obraz w trybie obrazowania (powyżej), a także rejestracji widm dla każdego z obserwowanych obiektów (poniżej).

Każdy pasek to widmo pojedynczej galaktyki. Czas ekspozycji 100 sekund.

Euclid przyjrzy się miliardom galaktyk

Euclid będzie też przyglądał się temu jak wyglądają galaktyki rozsiane po całym znanym nam kosmosie. Teoretycznie ich kształt determinują prawa fizyki opisujące powstawanie i ewolucję takich struktur, ale jest on też zaburzany przez wszechobecne zjawisko słanego soczewkowania. Bo zawsze gdzieś na trasie światła od odległej galaktyki pojawi się skupisko materii, które wpłynie na tor światła docierającego do obserwatora i zarazem zdeformuje obraz galaktyki.

Te deformacje będą niewielkie, stąd określenie słabe soczewkowanie w przeciwieństwie do silnego soczewkowania, które sprawia, że obrazy galaktyk ulegają rozciągnięciu, wygięciu, a w ekstremalnych sytuacjach zamieniają się w takie fenomeny jak krzyże czy pierścienie Einsteina (dzieje się tak wtedy, gdy soczewkująca masa znajduje się dokładnie pomiędzy źródłem światła, a obserwatorem).

Mozaika zdjęć z kamery VIS (po lewej) i powiększenie jednego z sensorów (po prawej). Zdjęcie naświetlano 566 sekund.

By wypełnić to zadanie, Euclid musi obserwować jak najwięcej kosmosu. I to dlatego instrument VIS do obserwacji w świetle widzialnym dysponuje blisko 610 Mpix rozdzielczości kamerą, składającą się z 36 sensorów. Na załączonych zdjęciach widać mozaikę kamer i wykonane przez nie zdjęcia, a także powiększenie obrazu z jednej z kamer.

Naukowcy już teraz zachwyceni tym jak pracuje Euclid

Pierwsze zdjęcia pozwoliły rozwiązać pewien drobny problem, a mianowicie przeciek światła do układu kamer, który da się w przyszłości wyeliminować poprzez odpowiednie pozycjonowanie teleskopu do każdej z obserwacji. Astronomowie przekonali się też, że optyka i elektronika Euclida spełnia pokładane w niej nadzieje i zakładane cele obserwacji będą z pewnością zrealizowane.

Widzieliśmy symulowane obrazy, widzieliśmy laboratoryjne testowe obrazy, wciąż jest mi trudno uwierzyć, że te zdjęcia teraz to prawdziwy Wszechświat. Tak dokładny, po prostu niesamowity – Knud Jahnke, Instytut Astronomiczny Maxa Plancka

Ze względu na naturę obserwacji Euclida nie będziemy o nim słyszeć tak często jak o Webbie w kontekście wykonanych zdjęć, choć przed rozpoczęciem fazy naukowych obserwacji ESA będzie chciała jeszcze raz uraczyć nas zdjęciami. Wtedy już finalnej jakości i bardziej kolorowymi niż obecnie.

Źródło: ESA, inf. własna