Elindult az Euclid
(Rovat: Űrcsillagászat Európában, Távoli világok kutatói - 2023.07.02 06:15.)

A legújabb európai űrtávcső az univerzum „sötét” komponenseinek kutatására készült.

Állomáshelye a Nap–Föld rendszer külső Lagrange-pontja (L₂) környékén lesz, amely a Földtől mintegy másfél millió km távolságban, a Napéval átellenes irányban található. A hely különlegessége, hogy az ide küldött űrszondák ugyanúgy 1 év alatt kerülik meg a Napot, mint bolygónk. Így a Naphoz és a Földhöz képest mindig nagyjából ugyanott tartózkodnak (a pozíciójuk nem pontosan az L₂-ben van, hanem körülötte mozognak).

A 6 éves aktív élettartamra tervezett Euclid űrtávcső startjának előkészületei. (Forrás: ESA)

Hogy az Euclid űrtávcső elérje az L₂ pont környezetét, előbb el kellett hagyja a Földet. Erre a feladatra az Európai Űrügynökség (ESA) az amerikai SpaceX vállalat egyik Falcon-9 rakétáját vette igénybe. Eredetileg az volt a terv, hogy az Euclid a Francia Guyana-i Kourou űrközpontból egy Szojuz rakétával indul, de a 2022 elején kezdődő háborús események az oroszokkal való együttműködést meghiúsították. Az ESA ezek után kénytelen volt új startszolgáltató után nézni. Az indítás így most a floridai Cape Canaveral 40-es starthelyéről történt, július 1-jén magyar idő szerint 17:12-kor.

Az L₂ Lagrange-pont környezetét egy hónap múlva éri el az űreszköz, sikeres beüzemelése után várhatóan a start után 3 hónappal kezdi meg égboltfelmérő munkáját. Az érzékeny berendezéseket a Nap, a Föld és a Hold fényétől egy árnyékoló lap védi, amelynek a távcsővel átellenes oldalára került az energiatermelésért felelős napelemtábla.

A 4,7 m magas, 3,7 m átmérőjű Euclid az L₂ pont felé tart. (Fantáziakép: ESA / ATG, CC BY-SA 3.0 IGO)

Az Euclid – amelyről korábban több alkalommal írtunk már, ld. a lap alján – lényegében a „sötét világegyetem” kutatására készült. Ez alatt egyrészt a sötét anyagot kell érteni, amely egy máig rejtélyes, csak tömegvonzó hatása alapján, közvetve megfigyelhető anyag, elektromágneses sugárzást (fényt) nem bocsát ki és nem nyel el. Ugyanakkor a mérések szerint mintegy ötször akkora tömegben fordul elő, mint a csillagokat, galaxisokat alkotó jól ismert „hagyományos” barionos anyag. Ha lehet, még rejtélyesebb az ún. sötét energia, amely az egész univerzumot kitöltve, nyomás jellegű hatásával egyre gyorsítja a világegyetem tágulását. Jelenlétére épp ebből tudunk következtetni. A napjainkban elfogadott, számos különféle csillagászati mérésen alapuló kozmológiai modellünk szerint az univerzum energiájának több mint 70%-át a sötét energia teszi ki.

Hogyan segít majd az Euclid? A küldetés során a galaxisok eddigi legkiterjedtebb és legpontosabb térbeli felmérését szeretnék elvégezni, a világegyetem elmúlt 10 milliárd évére visszatekintve. A megfigyelt galaxisok száma legalább másfél-kétmilliárd lesz, a teljes égbolt több mint egyharmad részéről. (A Tejútrendszer fősíkjának környékét, az állatövi fény régióját és más, előtérobjektumokkal sűrűn teleszórt helyeket elkerülik.) Adatokat kaphatunk az univerzum tágulásáról, valamint a legnagyobb skálájú szerkezetek kialakulásáról, a sötét anyag és a sötét energia szerepéről.

A galaxisok alakját és pozícióját mérő űrtávcső fedélzetén egy 1,2 m átmérőjű tükörrel felszerelt teleszkóp és két fő műszer, a látható fény tartományában érzékeny kamera (VIS, VISible-wavelength camera) és a közeli infravörös tartományban működő spektrométer (NISP, Near-Infrared Spectrometer and Photometer) kapott helyet. A minél nagyobb érzékenység elérése érdekében ezeket rendre –120 °C, illetve –180 °C hőmérsékleten tartják. Az űreszköz teljes tömege közel 2 tonna, ebből 800 kg-ot tesznek ki a tudományos berendezések. Kicsivel többet (850 kg-ot) pedig a kiszolgáló modul foglal el, ez felel az energiaellátásért, a kommunikációért, az adatok kezeléséért, az űrszonda térbeli helyzetének és pályájának alakításáért. A manőverezéshez használható fedélzeti hajtóanyag tömege 210 kg.

Az egyik fontos jelenség, amelynek a mérésére az űrtávcső készült, a gyenge gravitációs lencsézés. Az erős gravitációs lencsék talán ismertebbek a nagyközönség számára, ilyenkor egy távoli objektum fényét a megfigyelő irányába eső, nagy tömegű előtérobjektum felerősíti, megsokszorozza, vagy akár ív vagy gyűrű alakúvá torzítja. A gyenge gravitációs lencsézés kevésbé látványos, ilyenkor a háttérben levő galaxisok alakja az előtérben levő, a látóirányba eső tömeg hatására néhány százalékos mértékben eltorzul. A jelenséget egyedi objektumoknál nem igazán, nagyobb mintán viszont statisztikai módszerekkel lehet tanulmányozni. Az Euclid által milliárdos nagyságrendben leképezett galaxisok erre alkalmas mintával szolgálnak majd, az eredményekből pedig a sötét anyag eloszlására lehet következtetni.

A gyenge gravitációs lencsézés hatásának (eltúlzott) szemléltetése: a háttérben levő galaxisok megfigyelt alakja eltorzul. (Kép: ESA / ATG, CC BY-SA 3.0 IGO)

A NISP műszer alkalmas lesz a galaxisok színképvonalai vöröseltolódásának mérésére, abból pedig távolságuk meghatározására. Így áll elő a galaxisok háromdimenziós térképe, amely valójában az ősrobbanást követő rövid időszakban keletkezett fluktuációk „továbbfejlődésével” alakult ki. Az akkor még csupán mintegy 300 ezer éves univerzum szerkezetéről a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás irány szerinti apró egyenetlenségei alapján szerezhetünk ma információt. A galaxisok nagy skálájú szerkezete végső soron ezekből fejlődött ki, s hogy miképpen, abban meghatározó szerepet játszott a sötét energia és a sötét anyag.

Az ESA irányításával mintegy 1,4 milliárd euró költséggel készült Euclid konzorciumában 21 ország közel 400 intézményének (egyetemének, kutatóintézetének, űripari vállalkozásának) 3500-nál is több munkatársa dolgozott. Az amerikai NASA hozzájárulásán túl a projekt európai együttműködésben valósult meg.