Το τηλεσκόπιο Euclid ανοίγει κατάλογο 900 εκατομμυρίων γαλαξιών

Η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος (ESA) άνοιξε στις 12 Νοεμβρίου στο κοινό την πρώτη μεγάλη δέσμη δεδομένων του Euclid. Πρόκειται για το διαστημικό τηλεσκόπιο που κατασκευάστηκε για να μελετήσει τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια (ESA). Τα δεδομένα περιέχουν πάνω από 900 εκατομμύρια γαλαξίες από ένα κομμάτι ουρανού ίσο με περίπου 9.500 πανσελήνους (ESA/Euclid). Μαζί τους έρχεται ο μεγαλύτερος κατάλογος «κοσμικών μεγεθυντικών φακών» που έχει συγκεντρωθεί, η ζυγαριά με την οποία οι αστρονόμοι μετρούν την ύλη που δεν βλέπουμε (UBC).

Η δημοσίευση λέγεται DR1-Foundation και συγκεντρώνει περίπου 13 μήνες παρατηρήσεων (τεχνική τεκμηρίωση ESA). Καλύπτει περίπου 30 φορές την έκταση της προηγούμενης, προκαταρκτικής δημοσίευσης του τηλεσκοπίου (Sky & Telescope). Είναι επίσης η αρχή ενός μακρύ δρόμου, γιατί αντιστοιχεί περίπου στο ένα έβδομο του ουρανού που σχεδιάζει να σαρώσει η αποστολή (ESA/Euclid).

Αν το όνομα σας θυμίζει την εντυπωσιακή εικόνα με τα 60 εκατομμύρια άστρα στο κέντρο του δικού μας Γαλαξία, εκείνη ήταν παράπλευρη δουλειά (To Brief). Η σημερινή δημοσίευση είναι η πρώτη μεγάλη δόση από την κύρια αποστολή του Euclid.

Πώς ζυγίζεις κάτι αόρατο

Ένας γυάλινος φακός λυγίζει το φως και μεγεθύνει ό,τι βρίσκεται πίσω του. Η μάζα κάνει κάτι ανάλογο. Όταν ένας γαλαξίας βρίσκεται ακριβώς μπροστά από έναν πολύ μακρινότερο, η βαρύτητά του καμπυλώνει το φως του δεύτερου σε τόξα, δακτυλίους ή πολλαπλά είδωλα (MPIA). Το αποτέλεσμα μοιάζει με τη θέα μέσα από τον πάτο ενός ποτηριού: ανομοιόμορφη και παραμορφωμένη, αλλά με κανόνες.

Αυτοί οι κανόνες κάνουν το φαινόμενο χρήσιμο. Το πόσο λυγίζει το φως εξαρτάται από το πόση μάζα υπάρχει στο προσκήνιο, και η βαρύτητα μετρά όλη τη μάζα, ορατή και αόρατη. Μοντελοποιώντας το σχήμα των τόξων, οι αστρονόμοι εκτιμούν τη συνολική μάζα του γαλαξία-φακού, μαζί με τη σκοτεινή ύλη που δεν εκπέμπει φως. Δωρεάν τους δίνεται και μια μεγέθυνση που φέρνει στο φως μακρινούς, αμυδρούς γαλαξίες (CNRS/IN2P3).

Ο νέος κατάλογος περιέχει περίπου 15.000 τέτοια συστήματα. Τα εντόπισαν αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης, και τα έλεγξαν με το μάτι εθελοντές του προγράμματος Space Warps και επιστήμονες της αποστολής (Πανεπιστήμιο Οξφόρδης). Προς το παρόν είναι υποψήφιοι φακοί, και ο καθένας χρειάζεται επιπλέον παρατηρήσεις για να επιβεβαιωθεί (UBC).

Η αξία του καταλόγου βρίσκεται στο πλήθος του. Μέχρι τώρα οι ερευνητές μελετούσαν μια χούφτα εντυπωσιακές περιπτώσεις, την καθεμία με τον δικό της τρόπο. Τώρα έχουν χιλιάδες συστήματα, εντοπισμένα με το ίδιο τηλεσκόπιο και την ίδια μέθοδο, που μπορούν να συγκριθούν ως πληθυσμός (Πανεπιστήμιο Πόρτσμουθ). Όταν όλα έχουν βρεθεί με τον ίδιο τρόπο, οι διαφορές ανάμεσά τους λένε κάτι για τους ίδιους τους γαλαξίες και όχι για το πώς τους ψάξαμε.

Ο χάρτης αποκτά βάθος

Μια φωτογραφία του ουρανού δείχνει προς τα πού βρίσκεται κάθε γαλαξίας. Το πόσο μακριά βρίσκεται το δείχνει το φως του, που τεντώνεται προς το κόκκινο όσο διαστέλλεται το Σύμπαν (ESA, φασματοσκοπία). Η δημοσίευση περιέχει φάσματα από πάνω από 160 εκατομμύρια πηγές και ήδη αποστάσεις για ένα μέρος τους, χωρίς να έχει ανακοινωθεί συνολικός αριθμός (τεχνική τεκμηρίωση ESA).

Το βάθος χρειάζεται επειδή το μεγάλο ερώτημα αφορά τον χρόνο. «Σκοτεινή ενέργεια» είναι το όνομα που δίνουμε στην άγνωστη αιτία που κάνει τη διαστολή του Σύμπαντος να επιταχύνεται (NASA). Σκεφτείτε σταφίδες σε ζύμη που φουσκώνει: απομακρύνονται μεταξύ τους επειδή μεγαλώνει ο χώρος ανάμεσά τους. Ο Euclid θα συγκρίνει, σε διαφορετικές κοσμικές εποχές, πόσο γρήγορα φουσκώνει η ζύμη και πώς μαζεύεται η ύλη μέσα της (ESA).

Το εργαλείο του είναι η ίδια κάμψη του φωτός που σχηματίζει τα τόξα, σε εκδοχή τόσο ήπια που δεν φτιάχνει ούτε τόξα ούτε δακτυλίους. Παραμορφώνει ανεπαίσθητα το σχήμα εκατομμυρίων γαλαξιών, και φαίνεται μόνο όταν τους μετρήσεις όλους μαζί. Αυτές οι μετρήσεις σχημάτων έρχονται με το πλήρες DR1, που προγραμματίζεται για τον Ιούνιο του 2027 (Αστεροσκοπείο Παρισιού).

Η αόρατη μάζα ζυγίζεται ήδη σε χιλιάδες συστήματα αντί για μια χούφτα. Το 2027 η ίδια κάμψη του φωτός, μετρημένη στα σχήματα εκατομμυρίων γαλαξιών, θα αρχίσει να δοκιμάζει τη σκοτεινή ενέργεια (τεχνική τεκμηρίωση ESA). Και το μεγαλύτερο μέρος του ουρανού είναι ακόμη μπροστά.