Rozpoczyna się misja Euclida, której celem jest odkrycie mrocznego wszechświata

Wiemy, że wszechświat się rozszerza, to znaczy rozszerza się, każda gwiazda oddala się od pozostałych. Ale nadal nie wiemy dlaczego, jak również dlaczego ta ekspansja przyspiesza pod wpływem tajemniczej ciemnej energii. W jaki sposób w tym rozszerzającym się wszechświecie duże struktury tworzą się i ewoluują pod wpływem grawitacji?

Dlaczego grawitacja tworzona przez materię tworzącą gazy i galaktyki tych struktur jest niewystarczająca? Czy istnieje ciemna materia niewidoczna dla naszych oczu, dla naszych instrumentów?

To będzie starał się podkreślić Euclid, bezprecedensowa misja Europejskiej Agencji Kosmicznej (Europejska Agencja Kosmiczna), który opuści Ziemię 1^H Lipiec 2023, w którym kluczową rolę odgrywa Francja. Misja Euclid skupia konsorcjum ponad 1600 osób, w tym 350 we Francji, rozmieszczonych w 250 laboratoriach w siedemnastu krajach.

Cofnij się w czasie, aby zrozumieć rozszerzanie się wszechświata

Euclid sfotografuje miliardy galaktyk, obrazy poruszające się z prędkością światła. Galaktyki będą widoczne takimi, jakimi były, gdy emitowały swoje światło, czyli w przeszłości: im dalej się znajdują, tym starszy będzie odebrany obraz. Rozszerzanie się i wydłużanie ramy wszechświata powoduje również rozciąganie widma światła w kierunku długich fal, światła widzialnego w kierunku czerwieni, a nawet podczerwieni.

To „przesunięcie ku czerwieni” pozwala określić odległość, w jakiej znajduje się źródło, a tym samym pośrednio określić czas, w którym światło zostało wyemitowane (za pomocą np. Wykres Hubble’a). Tak więc Euclid określi przesunięcia ku czerwieni galaktyk, które będzie sfotografować, rekonstruując ewolucję naszego wszechświata w ciągu ostatnich 10 miliardów lat.

Czytaj więcej: Czy wszechświat jest nieskończony?

Tak więc, obserwując rozmieszczenie galaktyk tworzących wielkie struktury wszechświata w różnych momentach, Euclid pomoże nam zrozumieć, dlaczego struktura wszechświata się rozciąga (a zatem dlaczego ciała niebieskie oddalają się od siebie), ale także dlaczego ekspansja ta przyspiesza pod wpływem tajemniczej „ciemnej energii”.

Czy możemy zobaczyć ciemną materię?

Euclid pozwoli nam również zmierzyć się z drugą wielką tajemnicą kosmiczną, czyli z „ciemną materią”. Ta niezwykła materia jest wprowadzana do teorii astrofizycznych w celu wyjaśnienia różnych obserwacji (masy galaktyk i gromad galaktyk, fluktuacje kosmicznego mikrofalowego tła). Innymi słowy, bez ciemnej materii nie możemy przewidzieć tego, co widzimy, nawet przy naszych najbardziej zaawansowanych teoriach o wszechświecie.

Ale główną cechą ciemnej materii jest to, że tak mało oddziałuje z materią i światłem (stąd jej nazwa): jak w tych warunkach możemy mieć nadzieję na jej wykrycie? Euclid proponuje pośrednie wykrywanie i lokalizowanie ciemnej materii poprzez badanie wpływu grawitacji na obraz galaktyk. Aby to zrobić, Euclid wykorzystałby zjawisko soczewkowania grawitacyjnego, które „zakrzywia” promienie świetlne przechodzące przez pole grawitacyjne, zniekształcając w ten sposób obraz galaktyk, przez które przechodzą. Badając te zniekształcenia obrazu, będzie można zrekonstruować obecną ciemną materię.

W ten sposób Euclid pozwoli nam zmapować nie mniej tajemniczą „ciemną materię”, która wraz z widoczną materią gwiazd i mgławic uczestniczy w efektach grawitacyjnych, które wiążą ze sobą gwiazdy w galaktykach i galaktyki w gromadach.

Obserwował Euclida z kosmosu, aby uniknąć patrzenia przez ziemską atmosferę. W rzeczywistości zaburza obrazy i wpływa na ich dokładność; Promieniowanie podczerwone jest pochłaniane przez cząsteczki wody i dwutlenku węgla obecne głównie w atmosferze, co znacznie ogranicza możliwość uzyskiwania obrazów i widm w tym zakresie długości fal. Będzie przedstawiać wszystko, co można zobaczyć poza Drogą Mleczną, około jednej trzeciej sklepienia niebieskiego, a resztę przesłania płaszczyzna galaktyki (dysk, w którym krążą gwiazdy naszej galaktyki) i płaszczyzna ekliptyki (dysk, w którym krążą planety naszego Układu Słonecznego).

Teleskop i jego instrumenty

Satelita jest wyposażony w teleskop Korscha z 3 zwierciadłami, które zapewniają szerokie pole widzenia odpowiadające dwuipółkrotnej powierzchni tarczy Księżyca. Wyprodukowany przez Airbus Defence and Space w Tuluzie, w całości z węglika krzemu (SiC), materiału wysoce termoplastycznego. Utrzymywany jest w temperaturze -140°C i obejmuje dwa instrumenty, NISP i VIS.

Program NISP (dla spektrofotometr bliskiej podczerwieni) to spektrofotometr w podczerwieni, który jednocześnie wytwarza obrazy galaktyk, jednocześnie rozpraszając ich światło w celu wytworzenia widm. Duża płaszczyzna ogniskowa o 66 milionach pikseli, działająca w bliskiej podczerwieni (0,9 do 2 µm) i schłodzona do -180°C, zapewnia największe pole widzenia w podczerwieni, jakie kiedykolwiek osiągnięto dla misji kosmicznych. Część optyczno-mechaniczna instrumentu jest również wykonana z SiC. NISP podlega francuskiej odpowiedzialności i jest wdrażany pod nadzorem Laboratorium Astrofizyczne w Marsylii.

Aby śledzić ewolucję struktur w różnym czasie, odległości zostaną określone za pomocą „metody BAO” (Drgania akustyczne barionów), metoda uzyskiwania standardowej linijki, standard wymiarowy do pomiaru odległości. Celem jest wyleczenie 35 milionów galaktyk.

SIV (narzędzie wizualne) to kamera, która wytwarza obrazy w widzialnych długościach fal (0,55 do 0,9 µm), za którą odpowiedzialny jest język angielski, w którym wniesiono 3 wkłady francuskie, w szczególności ogromną płaszczyznę ogniskową obejmującą łącznie około 600 milionów pikseli (odpowiednik 300 telewizorów HD), która jest Drugie co do wielkości w historii misji kosmicznej po Gai, pozwalające na wizualizację i scharakteryzowanie 50 000 galaktyk na tym samym zdjęciu.

Jest również wykonany z SiC i utrzymywany w temperaturze -120°C. Zniekształcenie niektórych obrazów galaktyk pod słabym soczewkowaniem grawitacyjnym, spowodowane efektami grawitacyjnymi w wyniku obecności materii między tymi galaktykami a teleskopem, pozwoli wyróżnić i zlokalizować ciemną materię. Celem jest zmierzenie się z półtora miliarda galaktyk.

Odległości zostaną określone poprzez pomiar „przesunięcia ku czerwieni” każdego obserwowanego źródła Metody spektrofotometryczne (Narzędzie NISP) f Fotometria (instrument VIS) wynikające z pomiarów jasności wykonanych na pokładzie i uzupełnionych za pomocą teleskopów naziemnych.

Oba instrumenty będą codziennie generować około 850 gigabajtów danych, które będą przesyłane z powrotem na Ziemię. Satelita posiada 4 terabajtową pamięć zbiorczą, w której przechowywane są dane naukowe i telemetryczne związane z działaniem instrumentu. Wysyła te dane każdego dnia przez cztery godziny do stacji naziemnej Cebreros w Hiszpanii, która następnie przesyła je do Centrum Operacyjnego Misji znajdującego się w Centrum ESOC ESA w Darmstadt w Niemczech.

Zgromadzona w ciągu sześciu lat misji ilość danych do przetworzenia jest imponująca, około 170 milionów gigabajtów. To setki tysięcy dysków twardych do komputerów PC. Leczenie odbywać się będzie w dziewięciu ośrodkach zabiegowych, Osiem w Europie i jeden w Stanach Zjednoczonych. Dla Francji tzw Centrum Obliczeniowe Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej i Cząstek Fizyki w Villeurbanne Sam przetworzy 30% danych.

Francuskie laboratoria zaangażowane w rozwój JUICE sąm.in, laboratorium, latmosI’IPAGI’IRAP, Lerma, Lisia, LPC2E i bvg.