Изображения, полученные с помощью новейшего телескопа Европейского космического агентства, демонстрируют возможности приборов, которые позволят создать трехмерную съемку трети неба, охватывающую 10 млрд. лет космической истории.
Ученые, возглавляющие полет космического телескопа "Евклид" Европейского космического агентства, только что опубликовали первые захватывающие научные снимки, сделанные всего через четыре месяца после запуска. На этих новых космических снимках можно увидеть впечатляющие картины огромной структуры космоса, включая массивное скопление галактик в созвездии Персея, объект, прозванный "Скрытой галактикой", галактику неправильной структуры, шаровое скопление, усеянное мириадами звезд, и великолепную туманность Конская голова.
Руководители миссии "Евклид" объявили о получении первых изображений сегодня на мероприятии в Центре космических операций ЕКА в Дармштадте (Германия). Кароль Манделл (Carole Mundell), руководитель научной программы ЕКА, представил снимки. "Сегодня знаменательный день. Мы достигли всех инженерных вех нашей миссии и, наконец, можем приступить к научной миссии", - сказала она.
Манделл и ее коллеги подчеркнули потенциал космического телескопа для изучения крупномасштабной структуры Вселенной. Я с нетерпением жду тех открытий, которые даст нам "Евклид", особенно для того, чтобы понять, что на самом деле представляют собой темная материя и темная энергия", - сказал Йозеф Ашбахер, генеральный директор ЕКА.
"Это большое достижение. Первые изображения замечательны. Они соответствуют ожиданиям с точки зрения качества и точности, поэтому мы очень надеемся на продолжение миссии", - сказал Франсис Бернардо, заместитель руководителя консорциума Euclid и астрофизик из CEA Paris-Saclay, в беседе с WIRED за день до мероприятия.
Эти снимки - только начало миссии "Евклид": К концу этого десятилетия телескоп изучит миллиарды подобных галактик, проанализирует более 15 000 квадратных градусов - около трети неба - и заглянет в прошлое на 10 миллиардов лет космического времени. В совокупности эти изображения позволят создать беспрецедентные трехмерные картины, охватывающие большую часть жизни Вселенной.
Новое поколение космических снимков также продемонстрирует чувствительность двух приборов "Евклида", которые одновременно фотографируют объекты в оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах волн. Они также измеряют спектры объектов - графики интенсивности света, излучаемого в различных диапазонах длин волн. Эти измерения позволяют определить, в частности, расстояние до объекта и его химический состав.
Детали изображения скопления Персея (см. выше) демонстрируют силу и потенциал Евклида. Притяжение скопления и невидимых частиц темной материи связывает вместе около 200 галактик. Оно также является частью более крупной сети - суперкластера, состоящего из примерно 1000 галактик, вращающихся вокруг его окрестностей, - своего рода расширенной галактической семьи. Десятки тысяч других галактик скрываются на заднем плане изображения, показывая, что "Евклид" может исследовать множество объектов одновременно.
"Евклид" может передавать детали отдельных объектов, например, спиральной галактики IC 342 (см. рисунок выше), известной также как Caldwell 5 или "Скрытая галактика", поскольку ее трудно увидеть в оптические телескопы. То, что звезды и пыль этой галактики так хорошо видны Евклиду, говорит о преимуществах инфракрасного обзора: Она позволяет увидеть слабую галактику, даже если она скрывается за экватором Млечного Пути, пыль которого блокирует видимый свет.
В то время как эта и наша галактики имеют причудливые спиральные рукава, большинство галактик на самом деле гораздо меньше и имеют нерегулярную структуру, в том числе и галактика, изображенная на снимке выше, известная как NGC 6822. За миллиарды лет карликовые галактики, подобные этой плотно упакованной, могут стать составными частями более крупных галактик.
Шаровые скопления, подобные изображенному на снимке выше NGC 6397, обычно представляют собой группы из сотен тысяч звезд, связанных гравитацией. Но, в отличие от галактик, в них отсутствует темная материя. Это второе по близости к Земле шаровое скопление, находящееся на расстоянии около 7 800 световых лет.
Всем нравится туманность Конская голова, известная также как Барнард 33, которая входит в созвездие Ориона. (Для получения изображений этой изысканной звездной ясли использовались космические телескопы НАСА James Webb и Hubble). Ниже приведены два изображения, полученные с помощью "Евклида".
По мере реализации научной миссии "Евклид" подобные изображения помогут астрофизикам лучше понять, как формируются и эволюционируют галактики, изучить скорость расширения Вселенной и исследовать загадочную природу темной материи и темной энергии, которые могут быть изучены только косвенно, через их гравитационное и космологическое воздействие на небесные тела. Широкое поле зрения "Евклида" отличает его от JWST, достоинства которого заключаются в получении более глубоких и сфокусированных изображений отдельных объектов, а не огромных участков неба.
"Евклид" также позволит астрофизикам создать более крупные карты структур темной материи с более высоким разрешением, чем у космического телескопа ЕКА Planck. Астрофизики будут изучать темную материю с помощью каталогов галактик "Евклид", используя статистические инструменты и явление, известное как слабое гравитационное линзирование. Это предполагает изучение того, как массивные сгустки темной материи переднего плана отклоняют свет, который мы видим от фоновых галактик, слегка, но предсказуемо искажая их форму.
Майкл Зайфферт, астрофизик из Лаборатории реактивного движения и научный сотрудник проекта НАСА, участвующего в миссии "Евклид", с нетерпением ждет возможности изучить те галактики, которые линзируются темной материей. Большинство этих далеких, искаженных галактик выглядят лишь как крошечные пятна, менее четкие, чем новое изображение IC 342, полученное сегодня. Но в совокупности их влияние на физику темной материи будет очень важным, говорит он: "Мы ошеломлены масштабом данных, тонким угловым разрешением и широким полем зрения. Я думаю, что в ближайшие годы мы будем тонуть в данных". Такое разрешение в три-пять раз выше, чем у наземных телескопов, отмечает он. И хотя разрешение снимков ниже, чем у JWST, "Евклид" в 100 раз быстрее проводит съемку больших территорий.
Как и JWST, "Евклид" наблюдает небесные объекты из точки, называемой точкой Лагранжа L2, расположенной на расстоянии около 1,5 млн. км за орбитой Земли. После того как в конце июля зонд достиг места назначения, инженерные группы в центре управления полетами ЕКА провели длинный список тестов, калибруя приборы и обеспечивая их работу в соответствии с планом. 31 июля были опубликованы необработанные тестовые изображения полей галактик, которые намекнули на то, что нас ждет впереди.
Затем, в августе, возникли проблемы с датчиками точного наведения телескопа, которые призваны обеспечить точное и стабильное направление наведения. Эти оптические датчики предназначены для получения изображений неба по бокам от поля зрения прибора с видимой длиной волны, но при попадании космических лучей на детекторы они периодически теряли ориентацию на путеводные звезды - небесные ориентиры, используемые для получения изображений и навигации. После обновления и загрузки нового полетного программного обеспечения команда инженеров решила, что проблема находится под контролем. По словам Бернардо, эта проблема несколько задержала продвижение команды, но дальнейших последствий для миссии не предвидится.
В настоящее время команда "Евклид" продолжает работы по калибровке приборов, а в январе начнется серьезная научная миссия телескопа. В следующем году будут опубликованы данные первых 50 квадратных градусов съемки, а затем данные за первый год. К этому времени будет просканировано достаточно большое количество неба, что позволит не только получить изображения, но и провести новые космологические исследования.
