Nehéz feladatra vállalkozott az európai Euclid (ejtsd: “juklid”): kideríteni, hogy a sötét anyag és sötét energia hogyan alakította ki az univerzumunk ma látható formáját. Mai ismereteink szerint a világegyetem mintegy 95%-át ezek a titokzatos ,,sötét” összetevők alkotják. Ennek ellenére keveset tudunk róluk, mert a látható anyag megjelenésében és mozgásaiban csak apró változásokat okoznak.

A ,,sötét” összetevők látható univerzumra gyakorolt hatásának felderítésére indult a Euclid-űrtávcső, ami a következő hat év folyamán akár több mint 10 milliárd fényév távolságban található galaxisok milliárdjainak mozgását, távolságát és szerkezetét fogja tanulmányozni; elkészítve ezzel a valaha látott legnagyobb kozmikus 3D térképet a világegyetemünkről.

A Euclid különlegessége, hogy rendkívül éles látható és infravörös felvételeket tud készíteni az égbolt hatalmas részéről, mindössze egyetlen megfigyeléssel. A november 7-én nyilvánosságra hozott első fényképeknek köszönhetően a saját szemünkkel is megbizonyosodhatunk erről: a fényes csillagoktól kezdve a halovány galaxisokig, a felvételek az égi objektumok teljes skáláját felvonultatják, miközben akár távoli galaxisokra közelítve is élesek maradnak a képek.

A Euclid-űrtávcső Perseus-galaxishalmazról készített felvétele. (Forrás és nagyobb változat letöltése: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO)

A fent látható Perseus-galaxishalmaz fényképe igazi áttörésnek nevezhető a csillagászatban. A felvételen a Perseus halmazba tartozó mintegy ezer galaxison túl több mint százezer további galaxis látszik a háttérben, melyek mindegyikében csillagok százmilliárdjai keringenek. Ezeknek a távoli halvány galaxisoknak a nagy részét korábban nem sikerült megfigyelni. Az eloszlásuk és alakjuk megfigyelésén keresztül a kozmológiával foglalkozó kutatók a sötét anyag befolyását fogják megvizsgálni.

Külön érdekesség, hogy a fenti fénykép mindössze ötórányi megfigyelés eredménye. A képen a halmaz legfeltűnőbb tagjai középtájt találhatóak és sárgás/fehéres haloval körülvett hatalmas galaxisoknak látszanak. A kép hátterében több százezer különböző alakú galaxis szóródik szét, amiknek a színe a fehértől kezdve a sárgáson át egészen a vörösig változik. A legtöbb galaxis annyira távoli, hogy a képen már-már csak egy pontnak látszanak. Minél távolabb található az adott galaxis, annál vörösebbnek látszik a képen.

A sötét anyag ,,összegyűjti” a galaxisokat és gyorsabb forgásra készteti őket, mintha csak a látható anyag befolyását vennénk alapul; a sötét energia pedig az univerzum egyre gyorsuló tágulását okozza. A Euclid-űrtávcsőnek köszönhetően először lehet egyszerre mindkettő ,,sötét titkot” közelebbről megvizsgálni és bízzunk benne, hogy így közelebb kerülünk ahhoz, hogy választ kaphassunk napjaink fizikájának egyik legnagyobb kérdésére.

Ez az első alkalom, hogy ilyen nagy fényképen, ennyire részletesen láthatunk megannyi galaxist a Perseus-halmazban. Ez a halmaz az egyik legnagyobb tömegű struktúra az ismert univerzumban, tőlünk ,,mindössze” 240 millió fényévre. Csillagász kutatók azt is kiderítették, hogy a Perseushoz hasonló galaxishalmazok csak akkor alakulhattak ki, ha van sötét anyag az univerzumban. A Euclid számos hasonló galaxishalmazt fog feltérképezni a kozmikus időskála különböző pontjain, a ,,sötét” összetevő után kutatva, ami összetartja őket.

Az IC 342 spirálgalaxis képe a Euclid-űrtávcső felvételén. (Forrás és nagy méretű letölthető változat: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO)

A tervezett működési ideje alatt az Euclid több milliárd galaxist fog lefényképezni az univerzumunk legsötétebb részein. Ezért is volt testhezálló, hogy az egyik első megfigyelt galaxis a ,,rejtett galaxis” becenévre is hallgató IC 342 vagy Caldwell 5 galaxis. Megfigyelése különösen nehéz, mert a saját galaxisunk korogja mögött található, így a por, gáz és más csillagok kitakarják előlünk. A Euclid viszont elképesztő érzékenységének és fejlett optikai berendezésenek köszönhetően a fenti szép és éles fényképet tudta elkészíteni. Fontos kiemelni, hogy ehhez a közeli-infravörös tartományon érzékeny eszközeit használta, amivel a csillagközi poron keresztül is láthatóvá válnak a galaxis tömegének nagy részét kitevő hűvös, kis tömegű csillagok.

Az NGC 6822 irreguláris galaxis Euclid-felvétele (Forrás és nagy méretű változat letöltése: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO)

Az univerzum 3D térképének elkészítéséhez a Euclid akár tízmilliárd fényév távolságban levő galaxisokat is fel fog térképezni. Az univerzum korai szakaszának galaxisai legtöbbször nem mutatnak látványos spirális formát, hanem ,,formátlanok” (avagy irregulárisak) és a méretüket tekintve is kicsik. Az ilyen kis galaxisok lehetnek a mienkhez is hasonló nagy galaxisok építőkövei; a mai napig találunk hasonló irreguláris galaxisokat a közeli környezetünkben is. Az első irregurális törpegalaxis, amit a Euclid megfigyelt, az NGC 6822, tőlünk mintegy 1,6 millió fényévre található.

A Euclid-űrtávcső felvétele az NGC 6397 gömbhalmazról (Forrás és nagyobb változat letöltése: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO)

Ezen a látványosan ,,csillogó” képen az NGC 6397 névre hallgató gömbhalmazt láthatjuk. A gömbhalmazok olyan több száz ezer csillagból álló csillagtársulások, amiket a gravitációs vonzóerő tart egyben. A Földtől körülbelül 7800 fényév távolságra található halmaz a hozzánk második legközelebbi gömbhalmaz. Más gömbhalmazokkal együtt a Tejútrendszer korongjában kering, ahol a galaxisunk csillagainak többsége is található.

A gömbhalmazok az univerzumunk legöregebb objektumai közé tartoznak. Ezért is tartogatnak rengeteg nyomot az anyagalaxisuk történetéről és fejlődéséről, mint ahogyan az NGC 6397 is a Tejútrendszer korábbi történelméről. A kihívás abban rejlik, hogy általában nehéz egy teljes gömbhalmazt egyetlen egy megfigyelés alatt teljesen feltérképezni. A középpontjukban rengeteg csillag található, annyira sok, hogy a fényük ,,elnyomja” a halványabb csillagokét. Külső régióik pedig egész távolra nyúlhatnak ki, ahol főként kis tömegű, halvány csillagok találhatók. Ezek a halvány csillagok a Tejútrendszerrel történt korábbi kölcsönhatásokról mesélnek nekünk.

A Euclid fényképe a Lófej-ködről (Forrás és nagyobb változat letöltése:
ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO)

A Euclid-űrtávcsőnek köszönhetően lenyűgőzően részletes panorámakép formájában gyönyörködhetünk a Lófej-ködben, avagy más néven Barnard 33 objektumban, ami az Orion csillagképben látszik. Tőlünk körülbelül 1375 fényév távolságra a nevet adó régió egy ló fejének alakjára hasonlító sötét felhő, ami nem mellesleg a Földhöz legközelebb eső hatalmas csillagkeletkezési régió. Az Orion híres övének három csillaga közül legkeletebbre található Alnitak csillagtól délre terül el, a hatalmas Orion molekulafelhő részeként.

Több más űrteleszkóp is készített már fényképeket a Lófej-ködről, de eddig egy sem volt annyira éles és nagy látószögű egyszerre, mint amit az Euclid űrtávcső csak egyetlen megfigyeléssel képes volt lefényképezni. A fenti fénykép körülbelül 1 óra alatt készült el, ami egyben kiemeli azt is, hogy az űrtávcső elképesztő sebességgel képes az égbolt eddig nem látott területeiről fantasztikus felbontású felvételeket készíteni. Az Euclid felvételén a kutatók reményei szerint korábban sosem látott jupitertömegű bolygókat, barna törpéket és születő vagy nagyon fiatal csillagokat is megpillanthatunk majd.

Videó formájában is gyönyörködhetünk a Euclid első színes felvételeiben az univerzum legkülönbözőbb pontjairól. (Forrás és nagy méretű videó letöltése: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO)

A Euclid első felvételei az univerzumunkról nem csak szemet gyönyörködtetőek, de a tudományos közösség számára is jelentős értékkel bírnak. Először is sikerült bemutatni, hogy az űrtávcső és mérőeszközei tökéletesen működnek, hozzájárulva a csillagász kutatóközösség munkájához az univerzum anyagának eloszlásának és nagy skálákon történő fejlődésének megértéséhez. Ilyen minőségű, az égbolt hatalmas területeit lefedő felvételek összekombinálásával tényleg láthatóvá válnak majd számunkra a világegyetem eddig rejtett, legsötétebb részei is.

Ezen kívül minden egyes fényép önmagában is rengeteg új információt tartogat a közeli univerzumról. Az elkövetkezendő hónapokban a Euclid konzorcium kutatói az egyes felvételeket gondosan megvizsgálva egy sor tudományos tanulmányt fognak publikálni az Astronomy & Astrophysics nemzetközi lapban.

Végső soron pedig ezek a képek még a sötét anyag és sötét energia világán is túl valódi kincsesbányának számítanak az egyes egyéni csillagok és galaxisok fizikájának megértésében is.

A Euclid európai űrtávcső 2023. július 1-jén indult egy SpaceX Falcon 9-es rakéta hátán a floridai Cape Canaveral Űrközpont indítóállomásáról. A követő hónapokban intenzív tesztelésen ment keresztül, valamint az egyes műszereket is gondosan be kellett kalibrálni. Napjainkban zajlik az űrtávcső végleges finomhangolása, majd 2024 eleje táján megkezdődhetnek a rutinszerű vizsgálatok. A következő hat év során a teljes látható égbolt mintegy egy harmadát fogja eddig sosem látott pontossággal és részletességgel feltérképezni. A Euclid adatait évente egyszer fogják nyilvánosságra hozni az Astronomy Science Archives felületen keresztül, ahol a teljes kutatói közösség hozzá fog férni.

Forrás: ESA