Ζουμ σε 900 εκατ. γαλαξίες στα πρώτα δεδομένα του τηλεσκοπίου Euclid

Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) έδωσε στη δημοσιότητα την πρώτη μεγάλη συλλογή δεδομένων από το διαστημικό τηλεσκόπιο Euclid, μιας φιλόδοξης προσπάθειας χαρτογράφησης του Σύμπαντος σε μεγάλες κλίμακες.

Τα δεδομένα περιλαμβάνουν παρατηρήσεις περισσότερων από 900 εκατομμυρίων γαλαξιών, τα οποία ίσως βοηθήσουν τους επιστήμονες να εξιχνιάσουν τα μυστήρια της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας.

Τα δεδομένα που παρουσιάστηκαν την Πέμπτη καλύπτουν μια περιοχή του ουρανού περίπου 9.500 φορές μεγαλύτερη από την επιφάνεια που καταλαμβάνει η Σελήνη όπως τη βλέπουμε από τη Γη.

Στόχος της αποστολής είναι να ολοκληρώσει έως το 2031 τον μεγαλύτερο τρισδιάστατο άτλαντα του Σύμπαντος που έχει δημιουργηθεί ποτέ, καλύπτοντας περισσότερο από το ένα τρίτο του ουρανού.

Η πρώτη φουρνιά δεδομένων περιλαμβάνει παρατηρήσεις περίπου 13 μηνών, συνολικού όγκου 1,7 petabyte, δηλαδή 1,7 εκατομμυρίων gigabyte.

«Πρόκειται για ένα σημαντικό ορόσημο για την αποστολή Euclid της ESA και όσους συμμετέχουν σε αυτήν», δήλωσε η αστροφυσικός Βαλέρια Πετορίνο, επιστημονική υπεύθυνη της αποστολής στον ESA.

To Euclid, το οποίο εκτοξεύτηκε από τη Φλόριντα το 2023, συγκεντρώνει δεδομένα για το πώς διαστέλλεται το Σύμπαν και πώς έχει διαμορφωθεί η δομή του με την πάροδο του χρόνου, αναζητώντας παράλληλα πληροφορίες για τη φύση της σκοτεινής ενέργειας και της σκοτεινής ύλης, καθώς και για τον ρόλο της βαρύτητας στις μεγάλες κοσμικές κλίμακες.

Το Euclid έχει χαρτογραφήσει μέχρι στιγμής δύο περιοχές στον ουρανό του βόρειου και του νότιου ημισφαιρίου (ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA; ESA/Gaia/DPAC; ESA/Planck Collaboration)

«Το Euclid δεν θα φωτογραφίζει απλώς τους γαλαξίες στον ουρανό σε δύο διαστάσεις αλλά θα μετρά και την απόστασή τους, δηλαδή την τρίτη διάσταση. Έτσι θα γνωρίζουμε πού βρίσκονται οι γαλαξίες στον χώρο και στον χρόνο, σε μια περίοδο που εκτείνεται σε 10 δισεκατομμύρια χρόνια προς όλες τις κατευθύνσεις πέρα από το επίπεδο του Γαλαξία μας», εξήγησε η Πετορίνο.

«Οι γαλαξίες συγκεντρώνονται κατά μήκος νηματοειδών δομών, οι οποίες περιβάλλονται από κενές περιοχές και σχηματίζουν ένα δίκτυο που ονομάζουμε κοσμικό ιστό. Το Euclid θα ανασυνθέσει αυτόν τον κοσμικό ιστό και θα αποκαλύψει πώς αναπτύχθηκε με την πάροδο του χρόνου. Αυτό είναι σημαντικό επειδή η ακριβής διαμόρφωσή του, ο αριθμός των σμηνών γαλαξιών και των κοσμικών κενών, καθώς και η ταχύτητα με την οποία μεταβάλλεται, εξαρτώνται από τις ιδιότητες της σκοτεινής ενέργειας και της σκοτεινής ύλης», είπε η ερευνήτρια.

Το Σύμπαν αποτελείται από συνηθισμένη ύλη, σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια.

Η συνηθισμένη ύλη –τα άστρα, οι πλανήτες, τα αέρια, η σκόνη και όλα τα γνωστά υλικά που συναντάμε στη Γη– αντιστοιχεί περίπου στο 5% του συνολικού περιεχομένου του Σύμπαντος. Η σκοτεινή ύλη, της οποίας η ύπαρξη γίνεται αντιληπτή από τις βαρυτικές επιδράσεις της σε γαλαξιακή κλίμακα, είναι μια αόρατη μορφή ύλης που εκτιμάται ότι αντιστοιχεί περίπου στο 27%. Η σκοτεινή ενέργεια, η οποία θεωρείται υπεύθυνη για την επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος, αντιστοιχεί περίπου στο 68%.

Η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια δεν εκπέμπουν ούτε απορροφούν φως και επομένως δεν μπορούν να παρατηρηθούν άμεσα.

Οι προηγούμενες δημοσιοποιήσεις δεδομένων του Ευκλείδη περιλάμβαναν παρατηρήσεις μόλις λίγων ημερών. Το νέο σύνολο δεδομένων καλύπτει περισσότερο από έναν χρόνο, αν και αντιστοιχεί μόλις στο 14% της συνολικής περιοχής του ουρανού που προβλέπεται να εξετάσει το τηλεσκόπιο στο ορατό και το εγγύς υπέρυθρο φως κατά τη διάρκεια της εξαετούς αποστολής του.

Η δημοσιοποίηση των δεδομένων αυτής της φάσης θα ολοκληρωθεί το επόμενο έτος.

Βαρυτικοί φακοί

Το φως που ταξιδεύει προς τη Γη από μακρινούς γαλαξίες μπορεί να εκτραπεί και να παραμορφωθεί από τη συνηθισμένη και τη σκοτεινή ύλη που παρεμβάλλονται στη διαδρομή του. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται βαρυτικός φακός. Με άλλα λόγια, η βαρύτητα ενός κοντινότερου γαλαξία παραμορφώνει το φως που προέρχεται από έναν γαλαξία πίσω του.

Το φαινόμενο του βαρυτικού φακού αποτελεί ένα από τα εργαλεία που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες για να μελετήσουν την κατανομή της σκοτεινής ύλης.

Τα νέα δεδομένα του Euclid περιλαμβάνουν περίπου 15.000 υποψήφιες περιπτώσεις ισχυρών βαρυτικών φακών, αριθμός μεγαλύτερος από το σύνολο όσων είχαν ανακαλυφθεί τον προηγούμενο μισό αιώνα.

«Οι βαρυτικοί φακοί είναι οι ζυγαριές της ίδιας της φύσης», δήλωσε η Νάταλι Λάινς, υποψήφια διδάκτορας αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο του Πόρτσμουθ στην Αγγλία και μέλος της επιστημονικής κοινοπραξίας Euclid.

«Ο βαθμός στον οποίο κάμπτεται το φως μάς δείχνει πόση ύλη περιέχει ένας γαλαξίας, συμπεριλαμβανομένων των αόρατων συστατικών, όπως η σκοτεινή ύλη. Χρησιμοποιώντας χιλιάδες βαρυτικούς φακούς, μπορούμε να μελετήσουμε πώς κατανέμεται η σκοτεινή ύλη μέσα στους γαλαξίες και να κατανοήσουμε πώς σχηματίζονται και εξελίσσονται οι γαλαξίες στη διάρκεια της κοσμικής ιστορίας», εξήγησε.

Η Λάινς επισήμανε επίσης την εξαιρετική ευκρίνεια των εικόνων του Ευκλείδη σε μια τεράστια περιοχή του Σύμπαντος.

«Τα επίγεια τηλεσκόπια μπορούν να καλύψουν μεγάλες περιοχές του νυχτερινού ουρανού, όμως  οι εικόνες τους θολώνουν εξαιτίας της ατμόσφαιρας. Τα διαστημικά τηλεσκόπια Hubble και James Webb καταγράφουν εικόνες εξαιρετικής ευκρίνειας, αλλά μόνο από πολύ μικρές περιοχές του ουρανού. Ο Ευκλείδης συνδυάζει και τα δύο πλεονεκτήματα, κάτι που είναι καθοριστικό για τον εντοπισμό μικρών και σπάνιων φαινομένων, όπως οι ισχυροί βαρυτικοί φακοί», δήλωσε.

Η παρατήρηση αντικειμένων σε τεράστιες αποστάσεις ισοδυναμεί με ένα ταξίδι στο παρελθόν, καθώς το φως των μακρινών ουράνιων σωμάτων χρειάζεται πολύ χρόνο για να φτάσει μέχρι τη Γη.

Τα πιο μακρινά αντικείμενα που έχει παρατηρήσει το Euclid είναι κβάζαρ, εξαιρετικά φωτεινοί πυρήνες γαλαξιών που τροφοδοτούνται από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Το τηλεσκόπιο έχει εντοπίσει 60 εκατομμύρια τέτοια αντικείμενα.

«To Euclid έχει εντοπίσει ορισμένα κβάζαρ που χρονολογούνται από την εποχή που το Σύμπαν είχε μόλις το 5% της σημερινής ηλικίας του. Αυτό σημαίνει ότι το φως τους ξεκίνησε το ταξίδι του πριν από περίπου 13 δισεκατομμύρια χρόνια», δήλωσε η Λάινς.