Stephen Clark/Ars Technica
Teleskop Európskej vesmírnej agentúry odštartoval v sobotu na vrchole rakety SpaceX Falcon 9 z Floridy za cenu 1,5 USD miliardová misia, ktorá sa snaží odpovedať na základné otázky o neviditeľných silách, ktoré poháňajú expanziu Vesmír. Teleskop Euclid, pomenovaný po starogréckom matematikovi, bude počas svojej šesťročnej existencie pozorovať miliardy galaxií. prieskum oblohy, meranie ich tvarov a pozícií spred 10 miliárd rokov, viac ako 70 percent kozmického histórie.
Misia Euclid pod vedením Európskej vesmírnej agentúry má ambiciózny cieľ pomôcť astronómom a kozmológom dozvedieť sa o vlastnostiach a vplyve temnej hmoty a temnej energie, o ktorých sa predpokladá, že tvoria asi 95 percent vesmíru. Zvyšok kozmu tvoria pravidelné atómy a molekuly, ktoré môžeme vidieť a dotýkať sa ich.
Potácanie sa v tme
„Aby som zdôraznil výzvu, ktorej čelíme, rád by som uviedol analógiu: Je veľmi ťažké nájsť čiernu mačku v tme. miestnosti, najmä ak tam nie je žiadna mačka,“ povedal Henk Hoekstra, profesor a kozmológ na observatóriu v Leidene. Holandsko. "To je trochu situácia, v ktorej sa nachádzame, pretože máme tieto pozorovania... Chýba nám však dobrá teória." Zatiaľ nikto neprišiel s dobrým vysvetlením temnej hmoty alebo temnej energie.“
Hoekstra, ktorý je súčasťou konzorcia medzinárodných vedcov, ktorí chcú pracovať s údajmi Euclid, povedal, že spustenie je „veľmi špeciálnym dňom“.
„Spustenie Euklida skutočne mení kozmológiu do budúcnosti,“ povedal. "Je to prvá vesmírna misia navrhnutá na štúdium temnej energie."
Euclid však poskytne aj test Einsteinovej teórie relativity a dlhodobých astrofyzikálnych modelov v kozmických mierkach. "Možno sa úplne mýlime," povedal Hoekstra. "Musíme mať v pamäti, že možno je gravitácia nesprávna, keď ju aplikujeme na celý vesmír."
Kozmická loď meria približne Výška 15,4 stôp (4,7 metra) a nesie 600-megapixelovú kameru pre viditeľné svetlo a 64-megapixelový snímač a spektrometer blízkej infračervenej oblasti, ktorý obsahuje detektory poskytnuté NASA. Očakáva sa, že Euclid každý deň stiahne asi 100 gigabajtov komprimovaných dát a v priebehu svojej misie vyrobí viac ako 100 petabajtov. informácií po automatizovanom spracovaní v deviatich pozemných dátových centrách, povedala Gaitee Hussain, vedúca divízie vedy v Európskom vesmíre. agentúra.
"Požadované množstvo údajov, ktoré budú analyzované a doručené späť, čísla sú absolútne ohromujúce," povedal Hussain. "To je to, čo je potrebné na zodpovedanie toho, čo je dnes pravdepodobne najzákladnejšou otázkou vo fyzike a kozmológii, z čoho je vlastne vesmír?"
Po viac ako 15 rokoch navrhovania, vývoja a testovania sa teleskop Euclid vzlietol z Cape Canaveral o 11:12 EDT (1512 UTC) na palube rakety Falcon 9. Odpaľovacia raketa smerovala smerom na juhovýchod od pobrežia Floridy s deviatimi petrolejom motory poháňajúce Falcon 9 cez atmosféru v prvých dva a pol minúte let.
Opätovne použiteľný zosilňovač rakety sa uvoľnil, aby začal zostup k dronovej lodi zaparkovanej v Atlantickom oceáne, zatiaľ čo horný stupeň zapálil motor dvakrát, aby pohnala zhruba 2,1-tonovú kozmickú loď Euclid na trajektóriu smerom k obežnej dráhe asi milión míľ (1,5 milióna kilometrov) od Zem.
Euklidovi bude trvať asi mesiac, kým sa dostane na svoju halo obežnú dráhu okolo Lagrangeovho bodu L2 Slnko-Zem. bod gravitačnej rovnováhy bežne používaný vesmírnymi observatóriami, vrátane Jamesa Webba Space Teleskop.
Po troch mesiacoch kontrol, prvého svetla a kalibrácie by mal byť Euclid pripravený začať svoju operačnú vedeckú misiu v októbri. Ďalekohľad bude skenovať okolo 15 000 štvorcových stupňov oblohy pomocou svojich viditeľných a infračervených prístrojov, predovšetkým v severnej a južnej oblohy, pričom sa vyhýbame jasnejším oblastiam obývaným svetlom z našej vlastnej galaxie a Slnka Systém.
Euklides, aby vyriešil „najväčšie rozpaky“ v kozmológii
Temná hmota nebola nikdy priamo meraná, ale vedci dospeli k záveru, že tvorí o niečo viac ako štvrtinu vesmíru. Na druhej strane temná energia tvorí asi 70 percent vesmíru a podľa modelov je zodpovedná za zrýchlenie expanzie vesmíru.
Guadalupe Cañas, výskumník v ESA, nazval vákuum v chápaní povahy temnej hmoty a temnej energie „najväčším trapasom, aký v súčasnosti v kozmológii máme“.
„Vieme, že 95 percent nášho vesmíru je niečo, čo je pre nás úplne neznáme,“ povedala.
Euklidov 3,9-stopový (1,2-metrový) teleskop je približne polovičnou veľkosťou primárneho zrkadla Hubbleovho vesmírneho teleskopu, čiže o niečo menej ako pätinou Vesmírny teleskop Jamesa Webba. Aj keď to znamená, že Euclid nebude schopný študovať galaxie tak staré, ako ich vidí Hubble alebo Webb, Euclid má tú výhodu, že vidí širší pás oblohy. Berte to tak, že vymeníte teleobjektív za širokouhlý. „Ak chcete pozorovať vesmír kozmologickým spôsobom, nechcete byť obmedzovaní na konkrétne oblasti,“ povedal Giuseppe Racca, projektový manažér Euclid ESA. "Naozaj chceš veľa pozorovať."
Vedci tvrdia, že HST by trvalo stovky rokov, kým by dokončil rovnaký mimogalaktický prieskum Euclid, ktorý za týždeň pokryje rovnakú oblasť oblohy, akú pozoroval Hubbleov teleskop počas svojich 33 rokov poslanie.
Po počiatočnom období kozmickej expanzie po Veľkom tresku (známom ako inflácia) sa rast vesmíru spomalil až do doby pred približne piatimi až šiestimi miliardami rokov. Kozmológovia zistili, že expanzia vesmíru sa v tomto bode začala zrýchľovať. Euklidove pozorovania budú pokrývať časové obdobie pred a po začiatku zrýchlenia.
Euclid bude sledovať známky temnej hmoty a temnej energie pomocou dvoch metód.
Jedna sa nazýva slabá gravitačná šošovka, kde sa astronómovia spoliehajú na automatizované spracovanie na detekciu nepatrných zmien tvar galaxií spôsobený zhlukmi neviditeľnej tmavej hmoty v línii pohľadu medzi Euklidovým ďalekohľadom a jeho vzdialeným ciele.
Skreslenia tvarov vzdialených galaxií sú ľahko pozorovateľné pri pohľadoch zblízka, ktoré urobil Hubble a Webb, ale mali by existovať aj jemné efekty temnej hmoty – aspoň to vedci tvrdia myslieť si.
„Všetko vyzerá normálne, ale keď si urobíte štatistiky, zistíte, že v skutočnosti tieto galaxie v priemere získali čistý preferovaný smer (kvôli temnej hmote). Je to len extrémne hlučné, “povedal Hoekstra. "Takže toto je dôvod, prečo s Euklidom potrebujeme jeden a pol miliardy galaxií, aby sme skutočne potlačili hluk, pretože, bohužiaľ, galaxie nie sú pekné a okrúhle." Keby boli pekné a okrúhle, mohli by sme urobiť úžasné meranie, ale galaxie majú všetky druhy tvarov a veľkostí, a preto potrebujeme všetky tieto údaje."
Euclid tiež pomôže kozmológom študovať, ako sotva vnímateľné kolísanie zvukovej energie v ranom vesmíre, nazývanom baryón akustické oscilácie viedli k vzorom formovania a zhlukovania galaxií, ktoré sa šírili po celom vesmíre cez miliardy rokov.
Nakoniec vedci porovnajú to, čo sa naučili od Euklida, so svojimi očakávaniami založenými na modelových predpovediach.
„Ak sa tieto predpovede s určitou presnosťou nesplnia, potom máme v rukách niečo nové,“ povedal René Laureijs, vedec projektu Euclid v ESA. "Potom môžeme povedať, že Euclid je taký presný, že predpovede, ktoré v súčasnosti máme, sa nedajú zosúladiť s našimi pozorovaniami, a potom máme v rukách možno niečo nové, pokiaľ ide o fyziku."
SpaceX zasiahne spustenie európskych vesmírnych misií
Misia Euclid mala pôvodne odštartovať na ruskej rakete Sojuz z európskeho kozmodrómu vo Francúzskej Guyane, ale táto možnosť sa stala nedostupnou po ruskej invázii na Ukrajinu.
Euclid už bol skonštruovaný a dostal sa do posledného kola predštartových testov, keď ESA musela hľadať novú nosnú raketu. Záložnou možnosťou je európska raketa Ariane 6 stále vo vývoji po rokoch odkladov.
To prinútili ESA pozrieť sa do zámoria. Zadajte SpaceX.
Európski predstavitelia začali diskusie so SpaceX približne pred rokom a členské štáty ESA to schválili prechod na zahraničnú raketu – myšlienka, ktorá je kliatbou pre politiku ESA „kúpte si európsku“ – v októbri. V opačnom prípade by Euclid pravdepodobne zostal uzemnený najmenej do roku 2025, keď úradníci dúfajú, že bude lietať nová Ariane 6. dosiahne úroveň spoľahlivosti potrebnú na spustenie takejto nákladnej misie, povedal Mike Healy, vedúci vedeckých projektov ESA.
SpaceX a ESA sa dohodli na zmluve na spustenie Euclid minulý rok v decembri, o niečo viac ako šesť mesiacov pred cieľovým dátumom štartu. Úradníci vtedy dúfali, že začiatkom júla spustia Euclid. Ukázalo sa, že Euclid odštartoval presne načas, napriek „neuveriteľne napätému“ obdobiu, keď panovala neistota, ako a kedy by sa misia mohla dostať do vesmíru, povedal Racca.
Inžinieri vykonali dodatočné kontroly, aby zabezpečili citlivú optiku Euclid a ďalekohľad vyrobený z kremíka karbid – ktorý kombinuje vlastnosti kovu a keramiky – dokáže odolať silnejším vibráciám SpaceX raketa.
SpaceX podľa Healyho účtovala ESA za spustenie Euclid približne 70 miliónov dolárov. To je asi 5 miliónov dolárov nad štandardnou komerčnou „cenníkovou cenou“ za vyhradený štart Falcon 9, pokrytie dodatočných nákladov pre SpaceX na splnenie nezvyčajne prísnych požiadaviek na čistotu pre Euclid ďalekohľad. Zrnko prachu alebo kúsok vlasu na optike ďalekohľadu by mohli misiu zničiť.
SpaceX tiež poskytla úplne nový kryt užitočného zaťaženia pre misiu Euclid, aby sa znížilo riziko pádu akýchkoľvek nečistôt na teleskop. Väčšina štartov využíva kryt nákladu opätovne použitý z predchádzajúcich misií.
Oneskorenie rakety Ariane 6 tiež podnietilo ESA, aby súhlasila s vypustením asteroidovej sondy Hera na rakete Falcon 9 z Cape Canaveral v roku 2024. Začiatkom tohto týždňa generálny riaditeľ ESA uviedol, že družica vedy o Zemi s názvom EarthCARE bude musieť tiež odštartovať na rakete SpaceX Falcon 9 kvôli problémom s európskou raketou Vega C.
A ESA spolu s Európskou úniou zvažuje vypustenie až štyroch navigačných satelitov Galileo na dvoch raketách SpaceX Falcon 9, pretože európske nosné rakety nie sú pripravené.
