Ο “Ευκλείδης” θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε το “σκοτεινό σύμπαν”: Την σκοτεινή ύλη και την σκοτεινή ενέργεια.

Νέα

Η διαστημοσυσκευή “Euclid” του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) ολοκλήρωσε την Πρωτομαγιά το πρώτο μέρος του μακρινού ταξιδιού της προς το διάστημα, φτάνοντας, με ένα σκάφος από την Ιταλία, στη Φλόριντα. Έχει προγραμματιστεί να απογειωθεί με έναν πύραυλο Falcon 9, από το ακρωτήριο Κανάβεραλ στις αρχές Ιουλίου.

Ο Ευκλείδης έχει σχεδιαστεί για να μας προσφέρει καλύτερη κατανόηση των “μυστηριωδών” συστατικών του σύμπαντός μας, γνωστά ως σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια.

Σε αντίθεση με την κανονική ύλη όπως την γνωρίζουμε εδώ στη Γη, η σκοτεινή ύλη ούτε απορροφά, ούτε εκπέμπει, ούτε αντανακλά το φως. Είναι αυτή που κάνει τους γαλαξίες να “δένουν” και θεωρείται ότι αποτελεί περισσότερο το 80% της συνολικής μάζας του σύμπαντος. Γνωρίζουμε για αυτήν εδώ και έναν αιώνα περίπου, η πραγματική της φύση όμως παραμένει ένα αίνιγμα.

Η σκοτεινή ενέργεια είναι εξίσου αινιγματική. Οι αστρονόμοι έχουν δείξει ότι η διαστολή του σύμπαντος τα τελευταία πέντε δισεκατομμύρια χρόνια έχει επιταχυνθεί περισσότερο από όσο θα αναμέναμε. Θεωρούμε ότι η επιτάχυνση αυτή οδηγείται από μια αόρατη δύναμη, η οποία έχει ονομαστεί σκοτεινή ενέργεια και αποτελεί περίπου το 70% της ενέργειας στο σύμπαν.

Ο Ευκλείδης πρόκειται να χαρτογραφήσει αυτό το “σκοτεινό σύμπαν”, χρησιμοποιώντας μια σειρά επιστημονικών οργάνων για να ρίξει φως σε διάφορες πτυχές της σκοτεινής ενέργειας και της σκοτεινής ύλης.

Ένα φως στο σκοτάδι

Μετά την εκτόξευση, ο Ευκλείδης θα ταξιδέψει για περίπου ένα μήνα, μέχρι να φτάσει στο Λαγκανζιανό σημείο L2 (τέσσερις φορές πιο μακριά απ’ όσο απέχει από εμάς η Σελήνη). Στο L2, η εξισορρόπηση των βαρυτικών έλξεων της Γης και του Ήλιου θα παράσχει μία σταθερή πλεονεκτική θέση στον Ευκλείδη, ώστε να παρατηρήσει το σύμπαν. Στο σημείο αυτό βρίσκεται και το διαστημικό τηλεσκόπιο  James Webb Space Telescope (JWST).

Η ιστορία ξεκίνησε το 2007, όταν η ESA αξιολογούσε δύο ανταγωνιστικές προτάσεις αποστολής που ονομάζονταν SPACE και DUNE. Οι δύο προτάσεις αφορούσαν διαφορετικές τεχνικές, άρα και διαφορετικά όργανα, ώστε να μελετήσουν το σκοτεινό σύμπαν και η ESA δυσκολευόταν να επιλέξει μεταξύ τους. Τελικά αποφασίστηκε, καθώς και οι δύο προτάσεις ήταν συναρπαστικές, να συνδυαστούν σε μία αποστολή. Ο Ευκλείδης, λοιπόν, γεννήθηκε από τα καλύτερα στοιχεία και των δύο ιδεών.

Ο Ευκλείδης έχει σχεδιαστεί για να μελετήσει ολόκληρο το σύμπαν, επομένως χρειάζεται όργανα με μεγάλο οπτικό πεδίο. Όσο μεγαλύτερο το οπτικό πεδίο ενός οργάνου απεικόνισης, τόσο περισσότερο σύμπαν δύναται να παρατηρηθεί. Ο Ευκλείδης θα πραγματοποιήσει αυτές τις παρατηρήσεις χρησιμοποιώντας ένα σχετικά μικρό -σε σύγκριση με του JWST- τηλεσκόπιο. Το μέγεθος της διαστημοσυσκευής δεν είναι μεγαλύτερο από αυτό ενός φορτηγού, ενώ το JWST είναι τόσο μεγάλο όσο ένα αεροσκάφος. Ο Ευκλείδης όμως διαθέτει μερικές από τις μεγαλύτερες ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές που έχουν χρησιμοποιηθεί στο διάστημα, με οπτικά πεδία εκατοντάδες φορές μεγαλύτερα από αυτά του JWST.

Ο Ευκλείδης πρόκειται να συγκεντρώσει πληροφορίες για το σχήμα καθώς και για άλλες ιδιότητες των γαλαξιών. NASA, ESA, S. Beckwith (STScI), and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA), CC BY

Σχήματα και χρώματα

Το όργανο Euclid VIS (ή visible) έχει σχεδιαστεί για να μετρήσει τις θέσεις και τα σχήματα όσο το δυνατόν περισσότερων γαλαξιών, ώστε να αναζητήσει λεπτές διαφοροποιήσεις στα δεδομένα που προκαλούνται από την βαρυτική εστίαση (φαινόμενο βαρυτικού φακού) του φωτός, καθώς αυτό ταξιδεύει προς εμάς μέσα από την σκοτεινή ύλη που παρεμβάλλεται. Το φαινόμενο αυτό είναι ιδιαίτερα ασθενές -μόνο ένα μέρος στις εκατό χιλιάδες για τους περισσότερους γαλαξίες- επομένως απαιτούνται πολλοί γαλαξίες για να το παρατηρήσουμε ευκρινώς. Το VIS, λοιπόν, πρόκειται να παράξει εικόνες, με ποιότητα παρόμοια με αυτήν του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, για περισσότερο από το ένα τρίτο του νυχτερινού ουρανού.

Το VIS, ωστόσο, δεν μπορεί να μετρήσει τα χρώματα των αντικειμένων -τα μήκη κύματος- κάτι που απαιτείται για τον υπολογισμό της απόστασής μέσω του φαινομένου της ερυθρομετάθεσης, όπου το φως από αυτά τα αντικείμενα μετατοπίζεται σε μεγαλύτερα (πιο κόκκινα) μήκη κύματος, με τρόπο ο οποίος σχετίζεται με την απόστασή τους από εμάς. Ορισμένα από αυτά τα δεδομένα θα χρειαστεί να προέλθουν από επίγεια παρατηρητήρια, όμως η διαστημοσυσκευή φέρει επίσης το όργανο NISP (Near-Infra Spectrometer and Photometer) το οποίο είναι ειδικά σχεδιασμένο για τη μέτρηση υπέρυθρων φασμάτων, και επομένως μετατοπίσεων στο κόκκινο, για τους πιο μακρινούς γαλαξίες που θα παρατηρήσει ο Ευκλείδης.

Για τη μέτρηση της σκοτεινής ενέργειας, το NISP θα εκμεταλλευτεί μια σχετικά νέα τεχνική που ονομάζεται Baryon Acoustic Oscillations (BAO) που προσφέρει ακριβείς μετρήσεις της ιστορίας της διαστολής του σύμπαντος για τα τελευταία 10 δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτή η ιστορία είναι ζωτικής σημασίας για τη δοκιμή πιθανών μοντέλων σκοτεινής ενέργειας, συμπεριλαμβανομένων των προτεινόμενων τροποποιήσεων στη Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Einstein.

Ευρήματα

Ένα τέτοιο εγχείρημα θα χρειαστεί μια στρατιά επιστημόνων. Όπως το JWST, ο Ευκλείδης θα οδηγήσει σε έναν θησαυρό νέων ανακαλύψεων σε πολλούς τομείς της αστρονομίας. Η συνεργασία Euclid χρειάζεται εκατοντάδες άτομα για την ανάπτυξη του λογισμικού που απαιτείται για τη συγχώνευση των διαστημικών με τα επίγεια δεδομένα και την εξαγωγή, με υψηλή ακρίβεια, των σχημάτων και των χρωμάτων δισεκατομμυρίων γαλαξιών.

Το λογισμικό έχει ελεγχθεί και επαληθευτεί χρησιμοποιώντας μερικές από τις μεγαλύτερες προσομοιώσεις του σύμπαντος που έχουν κατασκευαστεί ποτέ. Αφού φτάσει στο L2, ο Ευκλείδης θα υποβληθεί σε αρκετούς μήνες δοκιμών και βαθμονομήσεων για να διασφαλιστεί ότι τα όργανα και το τηλεσκόπιο λειτουργούν όπως πρέπει.

Μόλις είναι έτοιμος, ο Ευκλείδης θα ξεκινήσει μια πενταετή χαρτογράφηση 15.000 τετραγωνικών μοιρών του ουρανού, με περίπου 2.000 επιστήμονες από όλο τον κόσμο να συλλέγουν τα αποτελέσματα στην πορεία. Ωστόσο, η αληθινή δύναμη του Ευκλείδη θα γίνει αντιληπτή μόνο όταν συγκεντρώσουμε όλα αυτά τα δεδομένα μαζί, και τα αναλύσουμε προσεκτικά. Αυτό μπορεί να διαρκέσει άλλα πέντε χρόνια, μπαίνοντας στην επόμενη δεκαετία προτού λάβουμε τις τελικές “σκοτεινές” απαντήσεις μας.

Πηγή:
https://theconversation.com/

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *