Co zkoumá kosmický dalekohled Euclid?
Euclid je kosmická observatoř ESA navržená pro rozsáhlé mapování galaxií. Pomocí jejich tvarů a rozložení zkoumá, jak se ve vesmíru shlukuje hmota a jak se vesmír rozpíná. Temnou hmotu ani temnou energii přímo nefotografuje: sleduje jejich možné účinky na světlo a vývoj kosmických struktur.
© / kredit: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi · Zdroj · · CC BY-SA 3.0 IGO · Úpravy: zmenšení bez výřezu, doplnění rámečku a kreditu mimo obraz.
Kde je Euclid a jaký má úkol
Euclid odstartoval 1. července 2023 a pracuje v okolí bodu L2 soustavy Slunce–Země, asi 1,5 milionu kilometrů od Země směrem od Slunce. Stabilní prostředí a pozorování bez zemské atmosféry pomáhají přesně měřit slabé a vzdálené galaxie.
Jeho dalekohled má hlavní zrcadlo o průměru 1,2 metru. Zásadní je široké zorné pole: mise nevybírá jen několik působivých objektů, ale opakovaným snímkováním skládá rozsáhlou přehlídku oblohy. Teprve porovnáním tvarů velkého množství galaxií lze odhalit drobné společné deformace jejich obrazů, které způsobuje gravitace hmoty na cestě světla k nám.
Dva přístroje, dva doplňující se druhy měření
VIS pořizuje ostré snímky ve viditelné a nejbližší infračervené části spektra. Vědci z nich určují polohy, jas a především tvary galaxií.
NISP pracuje v blízkém infračerveném oboru. Měří jas přes několik filtrů a také rozkládá světlo na spektrum. U vhodných zdrojů tak získává spektrální čáry a jejich rudý posuv. Pro další galaxie se posuv odhaduje z barev, spolu s doplňujícími pozemními daty. Tyto odhady jsou méně přesné než dobře změřené jednotlivé spektrum.
Proč kosmology zajímá nepatrně protažená galaxie
Světlo se při průchodu kolem hmoty ohýbá. Mezi vzdálenou galaxií a námi se tím může její obraz nepatrně protáhnout či pootočit. Tomu se říká slabé gravitační čočkování.
U jedné galaxie nevíme, jaký tvar měla původně. U velkého množství galaxií však hledáme společný, statisticky sladěný vzor deformací. Z něj lze rekonstruovat rozložení gravitačně působící hmoty podél zorných směrů. Výsledek zahrnuje běžnou i temnou hmotu; oddělení jejich podílů vyžaduje další údaje a modelování.
Jak rozložení galaxií souvisí s temnou energií
Gravitace podporuje růst struktur, zatímco historie rozpínání ovlivňuje čas a podmínky, které k růstu mají. Euclid proto porovnává shlukování galaxií a čočkování v různých vzdálenostech, a tím i v různých obdobích vesmíru.
Poloha na obloze a rudý posuv pomáhají sestavit trojrozměrný popis galaktické sítě. Jeho statistické vlastnosti umožňují testovat ΛCDM, proměnlivou temnou energii nebo některé alternativní popisy gravitace. K přesným vzdálenostem a fyzikálním závěrům se přitom přechází přes kosmologický model.
Pěkný obrázek není sám o sobě kosmologický výsledek
Snímky kupy Perseus ukazují, kolik galaxií dokáže Euclid zachytit v jediném poli. Samotné jejich množství však ještě neurčuje vlastnosti temné energie. Je nutné znát výběr objektů, správně měřit tvary a odhadovat posuvy.
Například optika přístroje mění podobu bodového zdroje a může napodobit část slabého čočkování. Vědci proto pečlivě kalibrují obrazy hvězd a opravují vliv přístroje. Euclid a DESI se doplňují: první klade velký důraz na obrazová měření a slabé čočkování, druhý na rozsáhlou přesnou spektroskopii.
Zdroje a další čtení
Proč je to zajímavé právě pro vás?
Euclid ukazuje, proč mohou být důležitější miliony nenápadných galaxií než jediná mimořádná fotografie. Malé změny tvarů a velké vzory jejich rozložení společně testují působení gravitace a vývoj vesmíru.
Našli jste chybu nebo nepřesnost? Napište redakci. (redakce@kosmonovinky.cz)