Jednostavno rečeno
Svemirski teleskop Euclid prikupio je ogromnu količinu slika i podataka o galaksijama. Naučnici će ih koristiti da otkriju kako su galaksije raspoređene i šta njihovo svjetlo može reći o nevidljivoj materiji u svemiru. Ovo još nije gotova mapa, nego bogata osnova za mnoga buduća istraživanja.
Snimanje koje nadilazi lijepe slike
Evropski svemirski teleskop Euclid objavio je veliku količinu podataka, čime se njegova misija pomjera od snimanja manjih dijelova neba prema mnogo širem pregledu svemira. Vrijednost tih podataka ne ogleda se samo u broju fotografija. Oni istraživačima omogućavaju da upoređuju veliki broj galaksija, prate njihova okupljanja i traže tragove gravitacije koja savija svjetlost udaljenih tijela. Takva poređenja mogu pomoći u stvaranju detaljnije slike o rasporedu materije u svemiru i njegovoj prošlosti.
Široko istraživanje, a ne samo lijepe slike
Euclid je započeo svoje putovanje u julu 2023. godine. Opremljen je kamerom za vidljivu svjetlost od oko 600 megapiksela. Zahvaljujući tom instrumentu zabilježio je gotovo milijardu nebeskih tijela, među kojima je više od 900 miliona galaksija i oko 60 miliona mogućih kvazara. Kvazari su izuzetno sjajna jezgra galaksija; njihova svjetlost povezana je s veoma vrelim gasom koji se kreće prema supermasivnoj crnoj rupi u središtu galaksije.
Ove brojke pokazuju koliki je obim posmatranja, ali ne znače da je svako tijelo detaljno proučeno niti da je njegova priroda konačno utvrđena. Objekte označene kao mogući kvazari tek treba dodatno ispitati i potvrditi. Isto tako, činjenica da se galaksija vidi na snimku sama po sebi ne otkriva njenu prošlost ni tačan položaj u velikoj strukturi svemira. Naučna vrijednost istraživanja nastaje kada se mjerenja razmatraju zajedno i kada se oblici, sjaj i raspored galaksija uporede na ogromnim područjima.
Ukupna količina prikupljenih podataka premašila je 1,7 miliona gigabajta. Caroline Mundell, naučna direktorica Evropske svemirske agencije, opisala je ovu objavu kao opsežno svemirsko istraživanje koje otvara novo područje za astronomska otkrića. U praksi, takva količina znači da naučnici imaju bogat materijal za analizu, a ne samo izbor upečatljivih fotografija. Što je obuhvaćeno područje veće, to je moguće proučiti više nebeskih tijela i uporediti različite dijelove neba u jedinstvenom skupu podataka.
Kada gravitacija postane kosmičko sočivo
Jedna od pojava zbog kojih su podaci teleskopa Euclid naročito korisni jeste gravitacijsko sočivo. Kada svjetlost udaljene galaksije na putu do nas prođe blizu masivnog tijela, gravitacija tog tijela mijenja njen pravac i savija je. Ako se tijelo u prvom planu, udaljena galaksija i posmatrač nađu u pogodnom međusobnom položaju, svjetlost može izgledati sjajnije, a slika galaksije može biti izobličena ili izdužena. Tako prirodno sočivo može otkriti tijelo koje bi inače bilo preslabo ili teško uočljivo.
Pogodan raspored ne postoji svuda, pa su snažna gravitacijska sočiva rijetka čak i u istraživanju koje obuhvata veliko područje. Ipak, Euclid je zabilježio oko 15.000 mogućih slučajeva snažnog sočiva. Važno je naglasiti da su to kandidati koje treba dodatno ispitati, a ne slučajevi za koje je već potvrđeno da su svi nesumnjivo stvarni. Veliki skup takvih kandidata astronomima daje polaznu tačku za odabir najzanimljivijih primjera i detaljno proučavanje njihovih osobina.
Korist od gravitacijskog sočiva nije ograničena na to što udaljena tijela postaju lakša za posmatranje. Izobličenje svjetlosti pozadinske galaksije sadrži podatke o gravitaciji kroz koju je svjetlost prošla, a time i o rasporedu mase u strukturi između nas i te galaksije. Ti tragovi mogu se koristiti za istraživanje tamne materije, koja se ne vidi na uobičajen način, ali se njeno prisustvo zaključuje na osnovu gravitacijskog djelovanja. Slike nastale djelovanjem sočiva tako omogućavaju naučnicima da proučavaju i ono što sama svjetlost ne prikazuje.
Scott Gaudi, astronom s Ohio State University, rekao je da je broj kandidata koje je pronašao Euclid toliko velik da iznenađuje. On ne učestvuje u programu teleskopa, ali objašnjava da proučavanje izobličenja izazvanih gravitacijskim sočivom omogućava procjenu mase struktura u prvom planu, uključujući tamnu materiju. Za uočavanje tih promjena važna su i posmatranja visoke rezolucije. Upravo sitni detalji na slici pozadinske galaksije pomažu da se izdvoji uticaj gravitacije od njenog izvornog oblika.
Euclid i Roman: dvije misije koje se dopunjuju
Euclid neće biti jedini teleskop koji koristi gravitacijska sočiva. Svemirski teleskop Nancy Grace Roman, čiji instrumenti posmatraju infracrveno zračenje, također će pomoću ove pojave tražiti udaljena tijela u svemiru. Euclid se, s druge strane, usmjerava na vidljivu svjetlost i nastoji obuhvatiti veliko područje neba. Razlika u dijelu spektra koji posmatraju i načinu snimanja znači da se misije međusobno dopunjuju, umjesto da jedna bude tek ponavljanje druge.
Prema Gaudiju, Euclid nastoji proširiti područje posmatranja, dok će Roman istu oblast snimati više puta, iz različitih uglova rotacije i koristeći više filtera. Tako se širok uzorak koji obezbjeđuje Euclid može povezati s detaljnijim i preciznijim proučavanjem odabranih područja pomoću teleskopa Roman. Kada astronomi provjeravaju rezultate velikog istraživanja podacima iz druge misije, mogu procijeniti koliko su zaključci pouzdani, umjesto da se oslanjaju samo na jednu vrstu posmatranja.
Ovakvo poređenje važno je za istraživanje tamne materije i tamne energije, dviju ključnih tema u nastojanju da se razumije svemir. Ipak, objavljeni podaci ne nude konačan odgovor na ta pitanja. Oni naučnicima daju alate i uzorke koji mogu pomoći u provjeravanju postojećih ideja. Proučavanje savijene svjetlosti, rasporeda galaksija i razlika između onoga što se vidi u vidljivoj i infracrvenoj svjetlosti može pružiti nove dokaze i suziti raspon mogućih objašnjenja.
Od jata galaksija do trodimenzionalne mape
Nova zbirka sadrži i mnogo podataka o jatima galaksija, odnosno velikim skupovima galaksija koje se nalaze blizu jedna drugoj unutar prostranih kosmičkih struktura. Poređenje položaja galaksija i načina na koji se grupišu pomaže naučnicima da prate kako se materija rasporedila u svemiru. Proučavanjem jata moguće je provjeravati pretpostavke o nastanku prvih struktura i njihovom rastu nakon Velikog praska. To se ne radi samo posmatranjem pojedinačne galaksije, već i proučavanjem odnosa među velikim brojem galaksija.
Jedan od ciljeva misije Euclid jeste da astronomima pomogne da odrede položaje galaksija jednih u odnosu na druge. Ako se taj posao obavi na dovoljno velikom području, bit će moguće izraditi veoma obuhvatnu trodimenzionalnu mapu svemira. Takva mapa nije samo ravna slika neba: kada se u obzir uzmu udaljenosti i prostorni odnosi, može se prikazati i raspored galaksija po dubini. Podaci tako mogu povezati izgled neba kakav vidimo s velikom strukturom u kojoj su nebeska tijela raspoređena kroz prostor.
Širok obuhvat istraživanja važan je i zato što se stara i rijetka jata ne moraju nalaziti na malom dijelu neba. Barbara Sartoris, astrofizičarka u laboratoriji Joseph-Louis Lagrange u Francuskoj, ističe da istovremeno posmatranje daleke prošlosti i velikih područja omogućava prikupljanje uzoraka drevnih jata galaksija u obimu koji ranije nije bio dostupan. Njihovo proučavanje u narednim mjesecima pomoći će naučnicima da istraže kako su se ta jata razvijala i šta mogu otkriti o nevidljivim sastojcima svemira.
Kada se jata opisuju kao drevna, to nije samo slikovit način da se kaže kako teleskop gleda u prošlost. Svjetlosti je potrebno vrijeme da pređe kosmičke udaljenosti, pa do nas stižu slike dalekih tijela koje prikazuju raniju fazu njihove prošlosti. Kada Euclid posmatra velika područja i istovremeno bilježi udaljene objekte, istraživači mogu prikupiti brojne takve prizore i međusobno ih uporediti. Misija tako povezuje dvije važne prednosti: pogled u ranija razdoblja svemira i proučavanje velikih područja, umjesto usmjeravanja na svega nekoliko ciljeva.
Zašto je ova objava prekretnica?
Važnost ovog koraka nije u tome što je Euclid sam otkrio sve tajne svemira. Njegov doprinos je velika baza posmatranja na kojoj se mogu zasnivati brojna istraživanja. Na velikom uzorku galaksija mogu se proučavati njihovi oblici i okupljanja; među kandidatima za gravitacijska sočiva mogu se izdvojiti najzanimljiviji slučajevi za analizu; a pomoću jata mogu se pratiti promjene u velikim strukturama. Svaki od tih pravaca zahtijeva zasebno proučavanje, ali njihovo objedinjavanje u jednom istraživanju pomaže da se različite pojave sagledaju u širem kontekstu.
Veliki broj mjerenja donosi i izazov: kandidate treba razvrstati, procijeniti kvalitet snimaka i provjeriti tumačenja prije nego što se proglase pouzdanim rezultatima. To se jasno vidi u podatku o približno 15.000 kandidata za gravitacijska sočiva i oko 60 miliona mogućih kvazara. Riječ je o ogromnim brojevima koji otvaraju brojne mogućnosti za istraživanje, ali ne znače da je naučni posao završen. Razvrstavanje, analiza i poređenje neophodni su koraci kako bi se opažanja pretvorila u pouzdano znanje.
Zato objavu podataka treba posmatrati kao početak nove faze istraživanja, a ne kao kraj priče o već dovršenom otkriću. Podaci o galaksijama, jatima i gravitacijskim sočivima proučavat će se tokom narednih mjeseci i godina. Oni bi mogli unaprijediti razumijevanje rasporeda materije i razvoja kosmičkih skupova. Saradnja misija Euclid i Roman pritom daje istraživačima dva različita načina za proučavanje povezanih pitanja, a da se ne zanemare različiti ciljevi i metode svake misije.
Zaključak
Od lansiranja u julu 2023. godine, Euclid je prikupio ogromnu količinu podataka pomoću kamere za vidljivu svjetlost od oko 600 megapiksela. U njegovoj zbirci nalazi se gotovo milijardu nebeskih tijela, među njima više od 900 miliona galaksija i oko 60 miliona mogućih kvazara, a ukupna količina podataka premašuje 1,7 miliona gigabajta. Među najvažnijim rezultatima je oko 15.000 kandidata za snažno gravitacijsko sočivo, kao i obilje podataka za istraživanje jata galaksija.
Prava vrijednost ove zbirke tek treba da se pokaže: ona bi mogla otkriti kako se galaksije grupišu, kako jata rastu i šta savijanje svjetlosti govori o nevidljivoj masi. Euclid posmatra vidljivu svjetlost, dok se Roman usmjerava na infracrveno zračenje i ponovljeno snimanje odabranih područja. Njihove različite metode astronomima omogućavaju da srodna pitanja proučavaju iz više uglova. Ova velika misija približava naučnike trodimenzionalnoj mapi svemira, ali ujedno označava početak dugog rada na pretvaranju ogromne količine podataka u jasnije razumijevanje kosmosa.