Zrozumienie wszystkiego o tajemnicach ciemnej materii i ciemnej energii, które mają być zbadane przez Europejską Ekspedycję Euklidesa

To jedno z największych wyzwań współczesnej fizyki. Europejski Teleskop Kosmiczny Euclid ma wystartować w sobotę, 1 lipca, razem z rakietą SpaceX Falcon 9, aby odkryć tajemnice ciemnej materii i ciemnej energii.

>> Kontynuuj wprowadzanie misji Euklidesa w nasze życie

Co to dokładnie jest? Nadal nie wiemy o niej prawie nic. Jednak ciemna materia i ciemna energia, według szacunków naukowców, stanowią 95% wszechświata. Zwykła materia, którą znamy, która znajduje się w gwiazdach, na planetach, z których się składamy, stanowi tylko 5% całości. Misja zapowiada się na ogromną, a misja kierowana przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) może zapisać się w historii kosmologii.

Jakie jest zadanie Euklidesa?

teleskop kosmiczny Będzie skanować jedną trzecią nieba przez co najmniej sześć lat, z punktu – zwanego Lagranżowskim punktem 2 – znajdującego się 1,5 miliona kilometrów od Ziemi. Jego misja: stworzenie trójwymiarowej mapy wszechświata. Jego pole obserwacji jest szczególnie szerokie. Aby zobrazować rozległy obszar objęty przez Euclid, Europejska Agencja Kosmiczna stworzyła ten wykres, który pokazuje (na szaro) regiony, które należy obserwować.

Wykorzystując swoje instrumenty (teleskop o średnicy 1,2 metra w świetle widzialnym i spektrometr w podczerwieni), Euclid zbada 12 miliardów ciał niebieskich, aby zidentyfikować masywne struktury. We wszechświecie materia nie jest równomiernie rozłożona. Jest zorganizowana wokół kosmicznej sieci, która jest siecią włókien gazu i ciemnej materii „zajmuje całą objętość wszechświata”Podsumowując Urząd ds. Energii Atomowej i Energii Alternatywnej (ECA). Jego struktura może przypominać gąbkę lub sieć neuronowazauważa astronom Bruno Altieri, dyrektor naukowy misji Euclid w Europejskiej Agencji Kosmicznej.

Aby spróbować zrozumieć skalę tego obrazu, musisz wyobrazić sobie siebie w gigantycznych łuskach. Na płótnie współistnieją przecięcia wątków i puste obszary. Na skrzyżowaniach znajdują się gromady i supergromady galaktyk, najbardziej masywne grupy we wszechświecie. Na przykład Droga Mleczna, nasza galaktyka, jest częścią gigantycznej grupy zwanej Laniakea, która znajduje się na skrzyżowaniu włókien. „Jeśli Ziemia to twoje mieszkanie, układ słoneczny to twoje miasto, Droga Mleczna to twoje sąsiedztwo, a Laniakea to twój kontynent”Blog wyjaśnia wokół nieba.

>> Czym jest Laniakea, gigantyczny kontynent niebieski, na którym obraca się nasza galaktyka?

Pomiary Euclid powinny pozwolić zrozumieć, jak kosmiczna sieć ewoluuje w czasie pod wpływem ciemnej materii i ciemnej energii. W rzeczywistości teleskop będzie obserwował bardzo daleko, więc cofnie się w czasie, obserwując aż 10 miliardów lat (Wielki Wybuch miał miejsce 13,7 miliarda lat temu).

Czym jest ciemna materia i ciemna energia?

Klasyczna materia, którą znamy i która nas tworzy, zajmuje tylko 5% całego wszechświata. Ciemna materia zajmuje 25%, a ciemna energia 70%.

Ciemna materia. Chociaż we wszechświecie jest pięć razy więcej ciemnej materii niż materii klasycznej, ciemna materia jest niewidoczna i niewykrywalna. To, co naukowcy zdali sobie sprawę od lat 30. XX wieku, to jego skutki. Odkryli, że gwiazdy i galaktyki poruszają się znacznie szybciej, niż przewidują modele. Aby wyjaśnić, co mierzą, szacują, że w grę wchodzi niewidzialna masa, a ta materia, która wymyka się naszym instrumentom obserwacyjnym, nazywana jest ciemną materią.

ciemna energia. Jest podświetlony W 1998 roku, kiedy naukowcy odkryli, że ekspansja wszechświata przyspiesza. Było to wówczas zaskoczeniem, bo świat nauki nie spodziewał się takiego wyniku. Aby wyjaśnić tę nieoczekiwaną obserwację, trzeba było wprowadzić nowy parametr, który naukowcy nazwali ciemną energią (lub ciemną energią), któremu przypisuje się przyspieszenie rozszerzania się Wszechświata. Trzech astrofizyków, którzy przeprowadzili tę pracę, otrzymało Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 2011 roku.

Jak działa ciemna materia i ciemna energia?

Nie myl ciemnej materii z ciemną energią. Obaj nie są nawet z tej samej rodziny „przeciwnicy”Według Bruno Altieriego. Ciemna materia ma efekt grawitacyjny: jej masa tworzy siłę grawitacji. W skali wszechświata powinien działać jak hamulec w jego ekspansji.

swoją ciemną energię „efekt odstraszający”. Z ich powodu ciała niebieskie odpychają się od siebie, oddalają się od siebie. W ekspansji wszechświata, jeśli porównać ciemną materię do hamulców, ciemna energia działa jak akcelerator. A ona taka jest „Dominuje nad rozszerzaniem się wszechświata przez kilka miliardów lat”.Bruno Altieri wyjaśnia.

Nazwy „ciemna materia” i „ciemna energia” nie sugerują, że te dwa pojęcia są ze sobą powiązane. Nazwano je z braku lepszego. Termin „lew” w rzeczywistości odnosi się do mrocznej tajemnicy, która wciąż je otacza, ponieważ nie znamy ani ich pochodzenia, ani natury.

„Kiedy mówimy o„ ciemnej materii ”lub„ ciemnej energii ”, maskujemy naszą ignorancję słowem „ciemność”.

Bruno Altieri, astronom

we francji info

Naprawdę nic o nich nie wiemy?

Naukowcy nie stoją w miejscu. Rzucają pomysły i formułują hipotezy. Ale nikt się nie wyróżnia i nie udaje mu się dojść do konsensusu.

Ciemna materia. Nadal zachowuje wszystkie swoje tajemnice, pomimo intensywnych wysiłków naukowców z całego świata. Skąd pochodzisz ? „Nie wiemy”odpowiada Françoise Combes. – Nawet nie wiemy, co to jest.Szczerze mówiąc, zgub świat astrofizyków. W rzeczywistości cząsteczki, które mogą je tworzyć, pozostają nieznane. Pewność: ciemna materia Nie emituje ani nie wchodzi w interakcje ze światłem.Notatki Françoise Combes.

„Ciemna materia jest przezroczysta i może być wszędzie wokół nas, abyśmy jej nie widzieli”.

Françoise Combes, astrofizyk

we francji info

ciemna energia. Jego niedawne odkrycie i nieuchwytna strona oznaczają, że wciąż jest przedmiotem wielu badań. „Energia jest wszędzie, rozprzestrzenia się”Jak mówi Françoise Combes: „Nikt nie wie, z czego jest zrobiony, a nawet czy jest formą energii!” Ups ESA.

W jaki sposób zadanie Euclida pomoże im lepiej ich zrozumieć?

Ciemną materię można obserwować pośrednio poprzez jej efekty. Wysoka gęstość materii może załamywać światło: mówimy o „soczewce grawitacyjnej”. Zjawisko to zniekształca to, jak postrzegamy pewne rzeczy. Pokazane na pierwszym opublikowanym zdjęciu z Teleskopu Jamesa Webba: galaktyki wydają się płaskie, postrzępione i mają kształt łuku, z powodu ogromnej gęstości białej gromady galaktyk w centrum zdjęcia.

z Euklidesem, „Będziemy badać słabe zniekształcenia i tworzyć statystyki dla miliardów galaktyk”.Bruno Altieri wyjaśnia, umożliwiając mapowanie ciemnej materii. Analizując ewolucję kosmicznej sieci, naukowcy będą mogli również oszacować okres, w którym ekspansja Wszechświata zaczęła przyspieszać. „Będziemy mieć odpowiedzi na pytania typu: „Czy ciemna energia jest stała w czasie?” lub „Czy to się różni?” Definiuje Françoise Combes. Według astrofizyka na pierwsze pytanie należy odpowiedzieć Pięć do dziesięciu lat..

Jeśli nie wiemy nic o tym, co składa się na 95% wszechświata, czy to znaczy, że robimy to źle?

Implikacje potencjalnych odkryć misji Euklidesa mogą podważyć standardowy model kosmologiczny i wciąż relatywistyczną teorię względności Einsteina. Nasze rozumienie grawitacji może nie być doskonałe.Bruno Altieri potwierdza. I wyobraź sobie: „W ten sam sposób, w jaki fizyka Einsteina włączyła fizykę Newtona do większej teorii, mogliśmy coś źle zrozumieć i potrzebować rozwinąć większą teorię”.

„Albo odkrywamy nowe cząstki [pour la matière noire]albo zmienimy prawa fizyki. To wciąż podstawowe”.

Françoise Combes, astrofizyk

we francji info

Od pierwszego roku odczyty Euclida będą stanowić masę danych równie ważnych jak wszystkie misje naukowe ESA przez dwadzieścia pięć lat, zapewnia Bruno Altieri. Aby rozwikłać tajemnice tych zjawisk, naukowcy będą musieli wykorzystać ich istotę szarą i być może spędzić tam kilka nieprzespanych nocy.