Миссия «Евклид«, возглавляемая ЕКА (Европейским космическим агентством) при участии НАСА, опубликовала пять новых изображений, демонстрирующих способность космического телескопа исследовать две масштабные космические тайны: тёмную материю и тёмную энергию. Тёмная материя — это невидимое вещество, в пять раз более распространённое во Вселенной, чем «обычная» материя, состоящая непонятно из чего. «Тёмная энергия» — это название неизвестной силы, заставляющей Вселенную расширяться всё быстрее и быстрее.
К 2030 году «Евклид» создаст космическую карту, охватывающую почти треть неба, с полем зрения, гораздо более широким, чем у космических телескопов НАСА «Хаббл» и «Джеймс Уэбб», которые предназначены для изучения небольших областей в более мелких деталях. Учёные смогут составить карту присутствия тёмной материи с большей точностью, чем когда-либо прежде. С помощью этой карты они также смогут изучить, как менялась сила тёмной энергии с течением времени.
На пяти новых снимках представлены виды разных размеров — от звездообразующего региона в галактике Млечный Путь до скоплений сотен галактик. Они были сделаны вскоре после запуска «Евклида» в июле 2023 года в рамках программы ранних наблюдений. В прошлом году миссия опубликовала пять снимков из этой программы в качестве предварительного просмотра того, что предложит Евклид, ещё до того, как учёные проанализировали данные.
Новые изображения, научные статьи и данные доступны на сайте «Евклида». Предварительно записанная программа ЕКА об этих открытиях доступна на ESA TV и YouTube.
Специалисты по планированию миссий космического телескопа НАСА имени Нэнси Грейс Роман будут использовать результаты исследований «Евклида» для дополнения работы «Роман» в области тёмной энергии. Учёные будут использовать «Роман» с его лучшей чувствительностью и резкостью, чтобы расширить сферу научных исследований «Евклида» за счёт изучения более слабых и удалённых галактик.
Искривлённое пространство
Один из способов, с помощью которого «Евклид» поможет учёным изучить тёмную материю, — наблюдение за тем, как это загадочное явление искривляет свет далёких галактик, как видно на одном из новых изображений скопления галактик под названием Abell 2390. Масса скопления галактик, включающая в себя тёмную материю, создаёт изгибы в пространстве. Свет от более удалённых галактик, проходящий по этим изгибам, кажется изогнутым или дугообразным, подобно тому, как выглядит свет, проходящий через искривлённое стекло старого окна. Иногда искривление настолько сильное, что может создавать кольца, ярко выраженные дуги или несколько изображений одной и той же галактики — это явление называется сильным гравитационным линзированием.
Учёные, заинтересованные в изучении влияния тёмной энергии, в первую очередь будут искать более тонкий эффект, называемый слабым гравитационным линзированием, который требует детального компьютерного анализа для обнаружения и показывает наличие ещё более мелких сгустков тёмной материи. Составив карту этой тёмной материи и проследив, как эти сгустки эволюционируют со временем, учёные изучат, как ускорение тёмной энергии изменило распределение тёмной материи.
«Поскольку тёмная энергия даёт относительно слабые видимые эффекты, нам нужны более масштабные исследования, чтобы получить больше данных и повысить статистическую точность», — говорит Майк Зайфферт, научный сотрудник НАСА по проекту «Евклид» в Лаборатории реактивного движения агентства в Южной Калифорнии. «Не стоит думать, что мы можем приблизить одну галактику и изучить её в деталях. Нам нужно смотреть на гораздо большую область, но при этом уметь обнаруживать эти тонкие эффекты».
В телескопе используются два прибора, регистрирующие различные длины волн: прибор для формирования изображений в видимом свете (VIS) и спектрометр и фотометр ближнего инфракрасного диапазона (NISP). Передние галактики излучают больше света в видимом диапазоне длин волн (тех, которые воспринимает человеческий глаз), в то время как фоновые галактики обычно ярче в инфракрасном диапазоне длин волн.
«Наблюдение за скоплением галактик с помощью обоих инструментов позволяет нам увидеть галактики на более широком диапазоне расстояний, чем мы могли бы получить, используя только видимое или инфракрасное излучение», — сказал Джейсон Родс из JPL, главный исследователь научной группы НАСА по изучению тёмной энергии «Евклид». «И «Евклид» может делать такие глубокие, широкие изображения с высоким разрешением в сотни раз быстрее, чем другие телескопы».
Открытия за пределами тёмной энергии
Хотя тёмная материя и тёмная энергия занимают центральное место в проекте «Евклид», у миссии есть и множество других астрономических применений. Например, карта неба с большой площадью может быть использована для обнаружения слабых объектов и наблюдения за изменениями в космических объектах, например, за изменением яркости звезды. Среди новых научных результатов «Евклида» — обнаружение свободно плавающих планет (планет, которые не вращаются вокруг звёзд), которые трудно найти из-за их тусклости. Кроме того, в данных обнаружены недавно открытые коричневые карлики. Считается, что они формируются подобно звёздам, но не настолько велики, чтобы в их ядрах начался термоядерный синтез, и эти объекты подчёркивают различия между звёздами и планетами.
«Данные, изображения и научные работы, выходящие сейчас, знаменуют собой самое начало научных результатов «Евклида», и они показывают поразительно широкий спектр научных исследований, выходящих за рамки основной цели миссии», — сказал Зайфферт. «То, что мы уже видим благодаря широкому обзору «Евклида», даёт результаты по изучению отдельных планет, особенностей нашей родной галактики Млечный Путь и структуры Вселенной в больших масштабах. Это одновременно и захватывающе, и немного подавляюще — быть в курсе всех событий».
Подробнее о миссии
В миссии «Евклид» принимают участие три научные группы, поддерживаемые НАСА. Помимо разработки и изготовления электроники сенсорного чипа для прибора Euclid — спектрометра и фотометра ближнего инфракрасного диапазона (NISP), JPL также возглавила закупку и доставку детекторов NISP. Эти детекторы, а также электроника сенсорного чипа были протестированы в лаборатории НАСА по определению характеристик детекторов в Центре космических полётов имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. Научный центр Euclid NASA в IPAC (ENSCI), расположенный в Калтехе в Пасадене, Калифорния, будет архивировать научные данные и поддерживать научные исследования, проводимые в США. JPL является подразделением Калтеха.
