На днях вышли первые научные работы по раннему циклу наблюдений за небом космической обсерваторией «Евклид» (Euclid). Этот созданный Европейским космическим агентством инструмент представил Вселенную в новом свете — его приборы одновременно улавливают видимый и инфракрасный свет, что позволяет делать «резкие» снимки на большую глубину вплоть до 10 млрд световых лет. Подобная детализация — это ключ к пониманию тёмной материи и тёмной энергии.

Туманность Конская Голова в созвездии Ориона. Источник изображений: ЕКА

Строго говоря, все представленные сегодня изображения космических объектов ЕКА уже показывало в прошлом году. Но тогда это был беглый обзор, который сегодня подкреплён прочным научным анализом. И это не только работы по поиску тёмной материи и признаков тёмной энергии. Высокая чувствительность «Евклида» в расширенном диапазоне приёма света, а также более широкий, чем у «Хаббла» и «Уэбба» обзор позволяют новому европейскому космическому инструменту делать множество других открытий. Например, телескоп способен улавливать тусклые объекты — блуждающие планеты и коричневых карликов.

Галактика NGC 6744 с зонами зарождения звёзд

Но основная задача «Евклида» — это поиск и картирование скоплений тёмной материи во Вселенной, и изучение эволюции её скоплений во времени, что даст подсказку к оценке такого необъяснимого пока явления — как тёмная энергия и ускоренное расширение Вселенной.

Сильное гравитационное линзирование позволит идентифицировать объёмы и массы тёмной материи, а слабое — отследить эволюцию «тёмных сгустков» на протяжении 10 млрд лет эволюции Вселенной. Широкое поле охвата «Евклида» позволит сделать это с максимально возможной сегодня точностью.

Детализированное изображение области звездообразования Мессье 78

К 2030 году, как ожидается, «Евклид» составит подробную карту распределения тёмной материи по Вселенной и во времени примерно на 30-% участке неба. К этому времени к нему присоединятся широкоугольные космические «супертелескопы» NASA им. Нэнси Грейс Роман и китайский «Сюньтянь». Эти инструменты восполнят пробелы в наблюдениях «Евклида», которые неизбежны для любого прибора. Но это будет уже другая история.

Накануне представители Европейского космического агентства сообщили, что операция по освобождению зеркала телескопа Euclid («Евклид») ото льда завершилась более чем успешно. Подогретый сегмент зеркала стал пропускать на 15 % больше света, чем до борьбы с обледенением. Специалисты считают, что процедуру придётся повторять каждые 6–12 месяцев до конца эксплуатации обсерватории.

Космическая обсерватория Euclid в представлении художника. Источник изображения: ЕКА

О проблеме сообщили неделю назад. По словам представителя ЕКА, наиболее вероятная причина образования наледи на зеркале — это накопленная теплоизоляцией на Земле влага во время сборки обсерватории. Слой льда небольшой — всего несколько нанометров, но этого хватило, чтобы часть фотонов терялась, поглощаясь ледяной плёнкой.

Нагреть всё зеркало целиком и телескоп в целом было бы опасно — может произойти смещение от теплового расширения. Поэтому было решено начать с подогрева наиболее сильно пострадавшего сегмента зеркала и посмотреть, что из этого получится.

Зеркало нагревалось в течение чуть больше полутора часов, в результате чего его температура повысилась с -147 °C до -113 °C. Последующая проверка показала, что прибор Visible instrument (VIS), который собирал меньше света звёзд из-за проблемы со льдом, после процедуры начал получать на 15 % больше света. «Это сработало как по волшебству! — сказал управляющий программой борьбы с обледенением учёный Миша Ширмер (Micha Schirmer). — Я был уверен, что мы увидим значительное улучшение, но не такое впечатляющее».

Процедура оказалась несложной и легко воспроизводимой. Агентство рассчитывает, что в будущем эта проблема будет устраняться в рабочем порядке и не помешает научной работе. Но это не единственная шероховатость в работе обсерватории. Вскоре после её вывода в космос 1 июля 2023 года выяснилось, что в тепловом экране телескопа присутствует щель, через которую Солнце засвечивает датчики и портит фотографии. Эту проблему решают с помощью особой ориентации телескопа при съёмке.

Обсерваторию «Евклид» прозвали охотником за тёмной материей. Её задачей является съёмка и всесторонняя оценка галактик на глубину 10 млрд световых лет. Фактически астрометрия, только применительно к галактикам. Эти данные помогут сузить границы для оценки влияния тёмной материи на видимое вещество. «Евклид» ловит чёрную кошку в тёмной комнате. Будет забавно, если её там не окажется, но это будет уже другая история.

На зеркалах телескопа Европейского космического агентства (ЕКА) «Евклид» (Euclid) начал скапливаться лёд. Выделение захваченной влаги на космическом корабле — нормальное явление, но на зеркалах космического телескопа даже тонкий слой льда способен помешать наблюдениям. Задача усложняется тем, что «Евклид» находится в 1,5 млн км от Земли.

Источник изображений: esa.int

ЕКА запустило космический телескоп прошлым летом — его задача состоит в наблюдении за самыми старыми галактиками во Вселенной. Как и «Джеймс Уэбб» (JWST), «Евклид» производит наблюдения в инфракрасном диапазоне в точке Лагранжа L2 системы Солнце-Земля. Когда аппарат достиг пункта назначения, ЕКА для испарения излишней влаги внутри него включила бортовые обогреватели, но это сработало недостаточно эффективно. По информации ЕКА, на зеркалах телескопа образовался слой льда толщиной всего несколько десятков нанометров, и этого оказалось достаточно, чтобы качество наблюдения снизилось.

Приборы «Евклида» продолжают работать, однако операторы миссии зафиксировали «небольшое, но неуклонное уменьшение» количества захваченного света. Это удалось обнаружить посредством наблюдения одних и тех же объектов через камеру видимого света. «Светимость некоторых звёзд во Вселенной может меняться, но большинство стабильно в течение миллионов лет. Поэтому, когда наши инструменты обнаружили постепенное снижение числа поступающих фотонов, мы поняли, что проблема не у них, а у нас», — пояснили в ЕКА.

Образование льда, вероятно, связано с тем, что внутренние компоненты (к примеру, термоизоляция) впитывали воду из воздуха при сборке телескопа. В космосе она начала выделяться, а затем намерзать на других компонентах — в данном случае, на зеркалах. В ЕКА отметили, что обнаружение такого мелкого недочёта свидетельствует о больших возможностях «Евклида». Операторы миссии снова запустят обогреватели телескопа, но делать это следует очень осторожно.

Проще всего включить их все на несколько дней, повысив внутреннюю температуру аппарата с -140 °C до -3 °C. Но это приведёт к нагреву всех частей телескопа, в результате чего одни расширятся больше других, и нет гарантии, что с остыванием они будут правильно соединяться друг с другом. Поэтому в ЕКА решили нагреть участки оптики «Евклида» с «низким риском» и начать с двух зеркал, которые могут нагреваться независимо. После каждого цикла нагрева операторы будут проверять поступающее количество света. Сейчас воздействие наледи на точность наблюдений очень незначительное, поэтому телескоп продолжит работу, а операторы начнут процесс удаления льда. Возможно, поглощённая компонентами вода будет выделяться на протяжении всего срока службы «Евклида», поэтому ЕКА придётся найти долгосрочное решение для борьбы с проблемой.

Аэрокосмическая компания SpaceX запустила в космос орбитальную обсерваторию Европейского космического агентства (ESA) Euclid («Евклид»), которая предназначена для изучения тёмной материи и тёмной энергии. Ракета Falcon 9 с космическим телескопом на борту стартовала с площадки космодрома на мысе Канаверал во Флориде, а первая ступень носителя совершила мягкую посадку на специальную плавучую платформу примерно через восемь минут после запуска.

Источник изображения: SpaceX

Космическая обсерватория Euclid отделилась от второй ступени носителя примерно через 41 минуту после старта и продолжила движение к месту назначения в точке Лагранжа L2 системы Солнце-Земля на расстоянии 1,5 млн км от нашей планеты. Расположение в точке Лагранжа позволит телескопу находиться на относительно стабильной орбите. Запущенный в прошлом году телескоп «Джеймс Уэбб» Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США также находится на этой орбите.

Принято считать, что тёмная материя и тёмная энергия составляют большую часть Вселенной, но наблюдать эти явления в видимом спектре волн нельзя. Для изучения тёмной материи и тёмной энергии телескоп Euclid будет использовать систему формирования изображений в видимой части спектра VISible Imager (VIS), а также спектрометр и фотометр ближнего инфракрасного диапазона Near Infrared Spectrometer and Photometer (NISP). За время проведения исследовательской миссии Euclid, которая рассчитана на шесть лет, обсерватория сделает снимки миллиардов галактик и звёзд. Эти данные помогут учёным узнать больше о тёмной материи и тёмной энергии. Если всё пойдёт по плану, то телескоп начнёт передавать данные на Землю в следующем году.

Источник изображения: ATG / ESA, CC BY-SA

Любопытно, что изначально для запуска обсерватории Euclid планировалось использовать российскую ракету-носитель «Союз». Запуск должен был состояться с космодрома Куру во Французской Гвиане, а в роли оператора пуска выступала компания Arianespace. Однако после обострения ситуации на Украине сотрудничество по многим совместным проектам в космосе между Россией и западными странами было прекращено.