Телескоп «Евклид» отправился в космос на поиски темной материи и энергии

В субботу с мыса Канаверал во Флориде стартовал космический телескоп «Евклид» Европейского космического агентства (ESA). Его вывела в космос ракета-носитель Falcon 9 компании SpaceX.

За месяц полета «Евклид» преодолеет около 1,5 млн км, после чего выйдет в так называемую Точку Лагранжа, где к уже находится телескоп «Джеймс Уэбб», и приступит к составлению самой крупной карты вселенной, включающей около двух миллиардов галактик.

Но главная задача телескопа – решение двух главных загадок вселенной – темной энергии и темной материи.

«Евклид» должен был отправиться в космос еще в прошлом году на российской ракете-носителе «Союз», однако после вторжения в Украину ESA отказалось от этой идеи и подписало контракт с компанией Илона Маска SpaceX.

После того, как телескоп достигнет Точки Лагранжа, где силы притяжения Земли и Солнца уравновешиваются, он займет стабильную позицию и приступит к выполнению своей главной задачи – решению загадки темной энергии и темной материи.

Телескоп «Евклид», названный в честь древнегреческого математика, весит две тонны и был создан во многом благодаря щедрому финансированию британского правительства и при деятельном участии британских же ученых, которые сыграли ключевую роль в разработке и строительстве модуля и одного из двух основных приборов на его борту.

Речь идет об оптической камере VIS, созданной в лаборатории космических исследований Малларда при Университетском колледже Лондона

«Прибор VIS будет делать снимки больших отдаленных участков вселенной практически с разрешающей способностью космического телескопа "Хаббл", но при этом за один день сможет рассмотреть больше, чем "Хаббл" сделал за 25 лет, – поясняет руководитель проекта профессор Марк Кроппер. – Эти данные позволят нам с большей точностью выяснить, как темная материя распределена по вселенной. Галактикам, которые мы будем фотографировать, почти 10 млрд лет, и заодно мы увидим, как распространялась темная материя на протяжении почти всей истории вселенной».

Изучение темной материи обещает решить еще одну загадку: почему вселенная расширяется с ускорением.

В ходе своей миссии, рассчитанной на шесть лет, «Евклид» воспользуется феноменом гравитационного линзирования, когда массивное тело, будь то планета, звезда, или сгусток темной материи, выступает в роли увеличительного стекла, искривляя своим гравитационным полем свет, исходящий от расположенных позади нее галактик.

Этот феномен позволит телескопу делать снимки с очень высоким разрешением, которые, в свою очередь, помогут астрономам поближе познакомиться с неуловимыми частицами темной материи, которые не поглощают, не отражают и сами не испускают свет.

Темную материю невозможно увидеть, но ученые знают о ее существовании по тому эффекту, который она оказывает на объекты, поддающиеся наблюдению. Они полагают, что эта материя связывает галактики, создавая среду для звезд, планет и, как возможный результат, – жизни.

Темная энергия, в свою очередь, согласно существующей теории, расталкивает галактики в стороны, заставляя вселенную все быстрее расширяться. Считается, что вселенная на 95% состоит из этой темной энергии.

«Загадки, которые мы надеемся решить, имеют фундаментальный характер, – говорит один из научных координаторов проекта "Евклид", профессор Лаборатории космических исследований Малларда Том Китчинг. – Верны ли наши модели вселенной? Что есть темная энергия? Это энергия вакуума, энергия виртуальных частиц, возникающих ниоткуда и пропадающих в никуда в открытом космосе? Или новое поле частиц, о существовании которого мы не подозревали? Или, быть может, общая теория относительности Эйнштейна».

Один телескоп хорошо, а два — лучше

Чтобы «Евклиду» было не так одиноко в открытом космосе, (если не считать, конечно, телескоп «Джеймс Уэбб», NASA планирует в мае 2027 года отправить ему в помощь другой космический телескоп – «Роман», названный в честь американского астронома, одной из первых женщин-руководительниц NASA Нэнси Грейс Роман, которую часто называют матерью телескопа «Хаббл».

Поскольку ученые и через 25 лет после открытия, что вселенная расширяется с ускорением, не могут решить загадку, вызвано ли это присутствием дополнительного вида энергии, или же они недостаточно понимают работу уже известных сил, они решили сделать ставку не на один, а сразу на два телескопа, которые проверят обе теории.

«С помощью этих телескопов мы сможем разными способами и с куда большей точностью измерить темную энергию, открыв новую страницу в исследовании одной из главных загадок астрофизики», – полагает старший научный сотрудник Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA в Южной Калифорнии Джейсон Родс, отвечающий за оба проекта.

Хотя «Евклид» и «Роман» предназначены в первую очередь для изучения процесса расширения вселенной с ускорением, у каждого из них есть собственная стратегия, которые вместе дополнят друг друга, чтобы не оставить белых пятен.

Так, оба телескопа составят трехмерные карты вселенной, которые при совмещении вместе дадут более полную и точную картину.

При этом «Евклид» охватит куда больший участок вселенной (около 15 тыс. квадратных градусов, то есть практически треть неба), изучая его в инфракрасном и видимом человеческому глазу диапазонах.

Площадь, которую будет изучать «Роман», составит «всего» 2 тыс. квадратных градусов, зато он сможет заглянуть глубже во вселенную и рассмотреть там больше деталей.

«Роман» также займется поиском отдаленных сверхновых звезд первого типа (Ia), которые характеризуются более коротким периодом пика блеска (2–3 дня), по сравнению со сверхновыми второго типа. Изучая свет, исходящий от этих звезд, ученые надеются вычислить скорость, с которой они от нас удаляются, чтобы лучше понять временные рамки расширения вселенной.

«Вместе „Евклид“ и „Роман“ дадут гораздо больше, чем каждый из них в отдельности», – говорит старший научный сотрудник Калифорнийского технологического института в Пасадене Юнь Ван, возглавляющий научные группы по изучению кластеров галактик в обоих проектах. – Объединив их наблюдения, астрономы смогут лучше понять, что же на самом деле происходит во вселенной».