|
Зонд Евклид изменит наше представление о темной вселенной
|
|
|
|
Спутник Euclid Европейского космического агентства (ESA) завершил первую часть своего долгого путешествия в космос 1 мая 2023 года, когда он прибыл во Флориду на лодке из Италии. Его планируется запустить на ракете Falcon 9, построенной SpaceX, с мыса Канаверал в начале июля. Евклид призван дать нам лучшее понимание «загадочных» компонентов нашей Вселенной, известных как темная материя и темная энергия. В отличие от обычной материи, с которой мы сталкиваемся здесь, на Земле, темная материя не отражает и не излучает свет. Он связывает галактики вместе и, как считается, составляет около 80% всей массы Вселенной. Мы знаем о нем уже столетие, но его истинная природа остается загадкой. Темная энергия также загадочна. Астрономы показали, что расширение Вселенной за последние пять миллиардов лет ускоряется быстрее, чем ожидалось. Многие считают, что это ускорение вызвано невидимой силой, которую назвали темной энергией. Это составляет около 70% энергии во Вселенной.
|
|
|
|
Евклид нанесет на карту эту «темную вселенную», используя набор научных инструментов, чтобы пролить свет на различные аспекты темной энергии и темной материи. После запуска Евклид совершит месячное путешествие в область космоса, называемую второй точкой Лагранжа Земля-Солнце, которая находится в пять раз дальше от нас, чем Луна. Именно здесь гравитационное притяжение Солнца и Земли уравновешивается и обеспечивает Евклиду стабильную точку обзора для наблюдения за Вселенной. В этот момент Евклид присоединится к космическому телескопу Джеймса Уэбба (JWST) и станет идеальным спутником этой удивительной космической обсерватории. Мое участие в Евклиде началось в 2007 году, когда ЕКА пригласило меня участвовать в независимой группе консультантов по концепции для оценки двух конкурирующих предложений миссии под названием SPACE и DUNE.
|
|
|
Оба использовали разные методы и, следовательно, разные инструменты для изучения темной вселенной, и ЕКА изо всех сил пыталось сделать выбор между ними. Обе концепции были убедительными, и наша команда решила, что обе они достойны внимания, особенно для обеспечения жизненно важной перекрестной проверки между ними. Таким образом, Евклид родился из лучшего из обеих концепций. Евклид предназначен для изучения всей Вселенной, поэтому ему нужны инструменты с широким полем зрения. Чем шире поле зрения прибора для формирования изображений, тем большую часть Вселенной он может наблюдать. Для этого Евклид использует относительно небольшой телескоп по сравнению с JWST. По размеру Euclid примерно равен размеру грузовика по сравнению с JWST размером с самолет. Но Euclid также оснащен одними из самых больших цифровых камер, развернутых в космосе, с полем зрения в сотни раз большим, чем у JWST.
|
|
|
|
Инструмент Euclid VIS (или Visible), построенный в основном в Великобритании, предназначен для измерения положения и формы как можно большего числа галактик для поиска тонких корреляций в этих данных, вызванных гравитационным линзированием света, когда он движется к нас через промежуточную темную материю. Этот эффект гравитационного линзирования слабый, всего одна стотысячная для большинства галактик, поэтому требуется множество галактик, чтобы увидеть эффект в высоком разрешении. Таким образом, VIS будет давать качество изображения, подобное телескопу Хаббла, на трети ночного неба. Однако VIS не может измерять цвета объектов. Это необходимо для измерения их расстояния с помощью эффекта красного смещения, когда свет от этих объектов смещается в сторону более длинных или красных длин волн, что связано с их расстоянием от нас. Некоторые из этих данных должны будут поступать из существующих и планируемых наземных обсерваторий, но Евклид также имеет прибор NISP (спектрометр и фотометр ближнего инфракрасного диапазона), специально разработанный для измерения инфракрасных цветов и спектров, а, следовательно, и красных смещений. самые далекие галактики, которые увидит Евклид.
|
|
|
|
Для измерения темной энергии NISP будет использовать относительно новый метод, называемый барионными акустическими колебаниями (BAO), который обеспечивает точное измерение истории расширения Вселенной за последние 10 миллиардов лет. Эта история жизненно важна для проверки возможных моделей темной энергии, включая предполагаемые модификации общей теории относительности Эйнштейна. Для такого эксперимента требуется армия ученых, и не все работают исключительно с темной материей и темной энергией. Как и JWST, Euclid станет сокровищницей новых открытий во многих областях астрономии. Консорциуму Euclid нужны сотни людей для помощи в разработке сложного программного обеспечения, необходимого для объединения космических данных с наземными данными и извлечения с высокой точностью форм и цветов миллиардов галактик.
|
|
|
|
Это программное обеспечение также было проверено и проверено с использованием некоторых из самых больших симуляций Вселенной, которые когда-либо были созданы. После прибытия на L2 Евклид пройдет несколько месяцев испытаний, проверки и калибровки, чтобы убедиться, что инструменты и телескоп работают должным образом. Мы все знакомы с таким нервным ожиданием после недавнего запуска JWST. Когда все будет готово, Евклид приступит к пятилетнему исследованию 15 000 квадратных градусов неба, в ходе которого около 2000 ученых со всего мира будут собирать результаты. Однако истинная сила Евклида будет реализована только после того, как мы соберем все эти данные вместе и тщательно их проанализируем. Это может занять еще пять лет, что приведет нас к следующему десятилетию, прежде чем мы получим окончательные темные ответы. Таким образом, запуск SpaceX кажется лишь половиной пути в истории Евклида. Этим летом я поеду во Флориду, чтобы увидеть запуск Euclid. Ко мне присоединятся сотни моих коллег, посвятивших свою карьеру созданию этого удивительного телескопа и эксперименту. Видя, как проект объединяется таким образом, я горжусь тем, что называю себя «евклидцем».
|
|
|
|
Источник
|
