Nový vesmírny teleskop s názvom Euclid, ktorý je misiou Európskej vesmírnej agentúry (ESA) s významným prispením NASA, bude vypustený v júli s cieľom skúmať, prečo sa rozpínanie vesmíru zrýchľuje. Neznámu príčinu tohto javu vedci nazývajú „tmavá energia“. Do mája 2027 sa k Euklidu pripojí aj vesmírny teleskop NASA Nancy Grace Roman (Roman), ktorý bude skúmať tento jav spôsobom, ktorý doteraz nebol možný.
Dvadsaťpäť rokov po svojom objavení zostáva akcelerácia rozpínania vesmíru jednou z najnaliehavejších otázok v astrofyzike. Pomocou týchto pripravovaných teleskopov bude možné merať temnú energiu rôznymi spôsobmi a s oveľa väčšou presnosťou, než bolo možné dosiahnuť doteraz, čím sa otvorí nová éra výskumu tohto fenoménu.
Vedci si nie sú istí, či je akcelerácia rozpínania vesmíru spôsobená dodatočnou zložkou energie, alebo či znamená, že naše chápanie gravitácie treba nejakým spôsobom zmeniť. Astronómovia budú pomocou Romana a Euklida testovať obe teórie súčasne a očakávajú, že obe misie odhalia dôležité informácie o základnom fungovaní vesmíru.
Euclid aj Roman sú určené na skúmanie akcelerácie rozpínania vesmíru, ale s použitím odlišných a vzájomne sa dopĺňajúcich metód. Obe misie vytvoria 3D mapy vesmíru s cieľom odpovedať na základné otázky o histórii a štruktúre vesmíru. Spoločne budú oveľa výkonnejšie ako každá z nich samostatne.
Euclid bude pozorovať oveľa väčšiu oblasť oblohy – približne 15 000 štvorcových stupňov, teda asi tretinu oblohy – v infračervených aj optických vlnových dĺžkach, ale s menším rozlíšením ako Roman. Bude mať dosah až 10 miliárd rokov do minulosti, keď bol vesmír starý približne 3 miliardy rokov.
Roman bude skúmať oveľa menšiu oblasť, avšak do oveľa väčšej hĺbky a s vyšším rozlíšením. Oblasť bude mať rozmery 2 000 štvorcových stupňov, teda jednu dvadsiatinu oblohy. Jeho infračervené senzory odhalia vesmír, keď bol starý 2 miliardy rokov, a taktiež odhalí väčší počet menej jasných galaxií. Hoci sa Euclid zameria výlučne na kozmológiu, Roman bude skúmať aj blízke galaxie, hľadať a skúmať planéty v celej našej galaxii alebo skúmať objekty na okraji našej slnečnej sústavy.
Vesmír sa rozpína už od svojho zrodu – túto skutočnosť objavil belgický astronóm Georges Lemaître v roku 1927 a Edwin Hubble v roku 1929. Vedci však očakávali, že gravitácia hmoty vesmíru toto rozpínanie postupne spomalí. V 90. rokoch 20. storočia vedci pozorovaním určitého druhu supernovy zistili, že približne pred 6 miliardami rokov začala temná energia zvyšovať svoj vplyv na vesmír, pričom nikto nevie ako a prečo. To, že sa rozpínanie zrýchľuje, znamená, že nášmu modelu vesmíru niečo zásadné chýba.
Roman a Euklid poskytnú dva nezávisle zdroje údajov, ktoré vyplnia medzery v našom chápaní. Pomôžu prispieť k pochopeniu príčiny akcelerácie rozpínania vesíru niekoľkými spôsobmi.
1,2 m hlavné zrkadlo vesmírneho teleskopu Euclid
Po prvé, Roman aj Euclid budú skúmať zhluky hmoty pomocou techniky nazývanej gravitačná šošovka. K tomuto javu ohýbania svetla dochádza preto, lebo všetko, čo má hmotnosť, deformuje časopriestor. Čím väčšia je hmotnosť objektu, tým väčšia je aj deformácia časopriestoru. Obraz vzdialeného zdroja vytvorené svetlom, ktoré sa pohybuje cez tieto deformácie, vyzerajú tiež skreslene. Ak sú tieto „šošovky“ blížšie masívne galaxie alebo kopy galaxií, zdroje v pozadí sa môžu javiť rozmazané alebo vytvárať viacnásobné obrazy.
Menej koncentrovaná hmota, ako sú zhluky tmavej hmoty, môže vytvárať jemnejšie efekty. Skúmaním týchto menších skreslení vytvoria Roman a Euclid 3D mapu tmavej hmoty. Tá poskytne poznatky o akcelerácii rozpínania vesmíru, pretože gravitačná príťažlivosť tmavej hmoty drží pohromade galaxie a zhluky galaxií a pôsobí proti rozpínaniu vesmíru. Rozloženie tmavej hmoty vesmíru v priebehu kozmického času pomôže vedcom lepšie pochopiť sily, ktoré sa podieľajú na akcelerácii rozpínania vesmíru.
Obe misie budú tiež skúmať spôsob, akým sa galaxie zoskupovali v rôznych kozmických érach. Na základe meraní blízkeho vesmíru vedci odhalili vzťah v spôsobe, akým sa galaxie zhlukujú. V prípade akejkoľvek galaxie je dnes približne dvakrát pravdepodobnejšie, že nájdeme ďalšiu galaxiu vzdialenú približne 500 miliónov svetelných rokov, než o niečo bližšie alebo ďalej.
Táto vzdialenosť sa časom zväčšila v dôsledku rozpínania vesmíru. Ak sa pozrieme hlbšie do vesmíru, do skorších vesmírnych dôb, astronómovia môžu študovať túto vzdialenosť medzi galaxiami v rôznych obdobiach. Na základe toho ako sa menila, môžeme lepšie pochopiť históriu rozpínania vesmíru. Pozorovanie toho, ako sa zhlukovanie galaxií mení v čase, umožní aj presný test gravitácie. To pomôže astronómom rozlíšiť medzi neznámou energetickou zložkou a rôznymi modifikovanými gravitačnými teóriami a vďaka tomu aj objasniť akceleráciu rozpínania vesmíru.
Roman sa tiež zameria na vzdialené supernovy typu Ia – explodujúce biele trpaslíky obiehajúce okolo inej hviezdy. Tieto explózie dosahujú vrchol pri podobnej vlastnej jasnosti. Z tohto dôvodu môžu astronómovia určiť, ako ďaleko sa supernovy nachádzajú jednoduchým meraním ich jasnosti.
Astronómovia budú pomocou Romanu skúmať svetlo týchto supernov, aby zistili, ako rýchlo sa od nás vzďaľujú. Porovnaním toho, ako rýchlo sa vzďaľujú v rôznych vzdialenostiach, budú vedci sledovať rozpínanie vesmíru v čase. To nám pomôže lepšie pochopiť, či a ako sa vplyv tmavej energie menil v priebehu histórie vesmíru.
Výskumy oboch týchto misií sa budú prekrývať, pričom Euclid bude pravdepodobne pozorovať celú oblasť, ktorú bude pozorovať aj Roman. To znamená, že vedci budú môcť použiť citlivejšie a presnejšie údaje z Romanu na korekcie údajov z Euclidu a rozšíriť tieto korekcie na oveľa väčšiu oblasť oblohy, ktorú bude pozorovať Euclid.
Prvý pohľad Euclidu na rozsiahlu oblasť oblohy, ktorú bude skúmať, poskytne údaje pre lepšie plánovanie pre detailnejší prieskum pomocou Romanu.
Euclid a Roman budú mať spoločne oveľa väčší prínos pre poznanie vesmíru ako samostatne. Spojenie ich pozorovaní poskytne astronómom lepší prehľad o tom, čo sa vlastne vo vesmíre deje.
Euclid bude štartovať z Mysu Canaveral v sobotu 1 júla o 17:11 LSEČ na rakete SpaceX Falcon 9.
