Місія Euclid: Перші дані від європейського телескопа наближають нас до розуміння темної матерії

Європейське космічне агентство (ЄКА) представило перший масив даних з космічного телескопа Euclid, який реалізує амбітну місію з картографування великомасштабної структури Всесвіту. Оприлюднені дані мають вирішальне значення для поглиблення нашого розуміння таємничих космічних компонентів — темної енергії та темної матерії.

Науковці презентували спостереження телескопа за трьома ділянками неба, заповненими величезною кількістю галактик. Ці дані охоплюють площу, що перевищує розмір Місяця, видимого з Землі, у понад 300 разів. Це лише перший крок до глобальної мети місії Euclid — створення детального атласу космосу, який в кінцевому підсумку охопить понад третину неба.

Запущений з Флориди в 2023 році на заплановану шестирічну місію, Euclid є орбітальною обсерваторією, яка збирає дані про те, як Всесвіт розширювався та як формувалася його структура з часом. Місія також накопичує інформацію про природу темної енергії та темної матерії, а також про роль гравітації у великих масштабах.

Представлені ділянки неба складають лише близько 0,5% від кінцевої мети місії. Опубліковані дані представляють результати всього одного тижня спостережень, включаючи один сканування кожного з трьох регіонів. Попри це, вони охоплюють 26 мільйонів галактик на відстані до 10,5 мільярдів світлових років. Світловий рік — це відстань, яку світло долає за рік, що становить 9,5 трильйонів кілометрів.

Великий Вибух, який стався приблизно 13,8 мільярда років тому, започаткував Всесвіт, який відтоді постійно розширюється. Вміст Всесвіту включає звичайну матерію, а також темну матерію та темну енергію. Звичайна матерія — зірки, планети, газ, пил і все знайоме нам на Землі — становить лише близько 5% вмісту космосу. Темна матерія — це невидима субстанція, яка може складати приблизно 27% космосу. Темна енергія, загадковий компонент, який, як вважається, відповідає за прискорене розширення Всесвіту, може становити 68%.

Нещодавно оприлюднені зображення Euclid вказують на великомасштабну організацію галактик у так званій космічній павутині, яка фактично є основою Всесвіту. У цій павутині спостерігаються концентрації галактик з пустотами простору між ними, неначе галактики розташовані на величезних порожніх бульбашках. Структура космічної павутини дає підказки про темну матерію та темну енергію, стверджують дослідники.

Астрофізик Керол Манделл, директор з науки Європейського космічного агентства, назвала Euclid «темним детективом». «Ми зараз розуміємо лише близько 5% Всесвіту», — зазначила Манделл. «Інші 95% є темними і невідомими».

Euclid вимірює різноманітні форми та розподіл галактик за допомогою високороздільного інструменту візуалізації у видимому діапазоні (VIS), тоді як його інструмент ближнього інфрачервоного діапазону (NISP) визначає відстані та маси галактик. Очікується, що Euclid врешті-решт отримає зображення понад 1,5 мільярда галактик.

«Він досліджує більш віддалені об'єкти у Всесвіті з більшою площею неба, ніж будь-яке попереднє дослідження для об'єктів, що знаходяться так далеко», — сказав астрофізик Кріс Даффі з Ланкастерського університету в Англії, один із науковців, залучених до досліджень. Частина досліджень Даффі зосереджена на перехідних об'єктах — тих, що з'являються лише на короткий час, таких як зоряні вибухи, відомі як наднові, помічені під час спостережень.

Перший детальний каталог понад 380 тисяч галактик різних форм і розмірів, класифікованих за такими ознаками, як спіральні рукави та центральні перемички, а також характеристиками, що вказують на галактичне злиття, був опублікований у середу. Це є «першою частиною того, що стане найбільшим в історії каталогом детального вигляду галактик», — сказав астрофізик Майк Волмслі з Університету Торонто, один із науковців Euclid.

Світло, що прямує до Землі від далеких галактик, згинається та спотворюється звичайною матерією та темною матерією на передньому плані в ефекті, що називається гравітаційним лінзуванням. Це один з інструментів, які використовує Euclid для вивчення розподілу темної матерії. Дослідники переглядають дані Euclid для виявлення сильних гравітаційних лінз і вже ідентифікували близько 500 таких кандидатів.

«Невидима темна матерія в масивних галактиках деформує простір, згинаючи промені світла як збільшувальне скло. Це збільшує та спотворює галактики за ними в дуги та кільця, а вимірювання спотворення дозволяє нам вимірювати невидиму темну матерію. Але галактики повинні бути дуже точно вирівняні, тому цей ефект сильного лінзування дуже рідкісний», — пояснив Волмслі.

«Euclid — найкращий інструмент, коли-небудь створений для їх пошуку, оскільки він може зробити виключно чітке зображення широких ділянок неба, тоді як телескопи, такі як Хаббл і Джеймс Вебб, призначені для спостереження за набагато меншими ділянками», — додав він.

Наступний випуск даних Euclid, запланований на жовтень 2026 року, охопить територію в 30 разів більшу, ніж опубліковані дані.