Euclid es un telescopio espacial de gran angularcon una cámara de 600 megapíxeles para registrar la luz visible , un espectrómetro de infrarrojo cercano y un fotómetro para determinar el corrimiento al rojo de las galaxias detectadas. Fue desarrollado por la Agencia Espacial Europea (ESA) y el Consorcio Euclid y fue lanzado el 1 de julio de 2023 desde Cabo Cañaveral en Florida. [10] [11]
Después de aproximadamente un mes, alcanzó su destino, una órbita de halo alrededor del segundo punto de Lagrange L2 Sol-Tierra, a una distancia promedio de 1,5 millones de kilómetros más allá de la órbita de la Tierra (o aproximadamente cuatro veces la distancia de la Tierra a la Luna). Allí se espera que el telescopio permanezca operativo durante al menos seis años. Se une a las misiones de los telescopios espaciales Gaia y James Webb en L2.
El objetivo de la misión Euclid es comprender mejor la energía y la materia oscuras midiendo con precisión la expansión acelerada del universo . Para lograrlo, el telescopio tipo Korsch medirá las formas de las galaxias a diferentes distancias de la Tierra e investigará la relación entre la distancia y el corrimiento al rojo . Generalmente se acepta que la energía oscura contribuye a la mayor aceleración del universo en expansión , por lo que comprender esta relación ayudará a refinar la forma en que la entienden los físicos y astrofísicos . La misión de Euclid avanza y complementa el telescopio Planck de la ESA (2009 a 2013). La misión lleva el nombre del antiguo matemático griego Euclides .
Euclid es una misión de clase media ("clase M") y forma parte de la campaña Cosmic Vision del Programa Científico de la ESA . Esta clase de misiones tiene un límite presupuestario de la ESA de alrededor de 500 millones de euros. Euclid fue elegida en octubre de 2011 junto con Solar Orbiter , entre varias misiones en competencia. [12] Euclid fue lanzado por un Falcon 9 . [13] [4]
El 7 de noviembre de 2023, la ESA reveló las primeras imágenes a todo color del cosmos tomadas por Euclides . El telescopio ha creado imágenes astronómicas nítidas en una gran zona del cielo, mirando hacia el universo distante. Las primeras cinco imágenes ilustran todo el potencial de Euclid para crear el mapa 3D más extenso del universo hasta el momento. [14] [15]
En mayo de 2024, la misión Euclid de la ESA publicó imágenes de los cúmulos de galaxias Abell 2390 y Abell 2764, la región de formación estelar Messier 78 , la galaxia espiral NGC 6744 y el grupo de galaxias Dorado . Estas primeras observaciones demuestran la capacidad de Euclides para estudiar la materia oscura y la evolución cósmica. [dieciséis]
Euclides investigará la historia de la expansión del universo y la formación de estructuras cósmicas midiendo el corrimiento al rojo de las galaxias hasta un valor de 2, lo que equivale a mirar hacia atrás 10 mil millones de años en el pasado. [17] El vínculo entre las formas galácticas y su correspondiente corrimiento al rojo ayudará a mostrar cómo la energía oscura contribuye al aumento de la aceleración del universo. Los métodos empleados aprovechan el fenómeno de las lentes gravitacionales , la medición de oscilaciones acústicas bariónicas y la medición de distancias galácticas mediante espectroscopia . [18]
La lente gravitacional (o cizallamiento gravitacional) es una consecuencia de la desviación de los rayos de luz provocada por la presencia de materia que modifica localmente la curvatura del espacio-tiempo : la luz emitida por las galaxias, y por tanto las imágenes observadas, se distorsionan a medida que pasan cerca de la materia. tendido a lo largo de la línea de visión. Esta materia está compuesta en parte por galaxias visibles pero en su mayor parte es materia oscura . Midiendo esta cizalladura , se puede inferir la cantidad de materia oscura, lo que permite comprender mejor cómo se distribuye en el universo . [19]
Las mediciones espectroscópicas permitirán medir los corrimientos al rojo de las galaxias y determinar sus distancias utilizando la Ley de Hubble . De esta forma se puede reconstruir la distribución tridimensional de las galaxias en el universo . [17]
A partir de estos datos, es posible medir simultáneamente las propiedades estadísticas relativas a la distribución de la materia oscura y las galaxias y medir cómo cambian estas propiedades a medida que la nave espacial mira hacia atrás en el tiempo. Se requieren imágenes de alta precisión para proporcionar mediciones suficientemente precisas. Cualquier distorsión inherente a los sensores debe tenerse en cuenta y calibrarse; de lo contrario, los datos resultantes serían de utilidad limitada. [17]
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Euclid surgió de dos conceptos de misión que se propusieron en respuesta a la convocatoria de propuestas Cosmic Vision 2015-2025 de la ESA, publicada en marzo de 2007: DUNE, el Explorador del Universo Oscuro, y SPACE, el Explorador Cósmico Espectroscópico de Todo el Cielo. Ambas misiones propusieron técnicas complementarias para medir la geometría del universo y, tras una fase de estudio de evaluación, resultó una misión combinada. El nuevo concepto de misión se llamó Euclides, en honor al matemático griego Euclides de Alejandría (~300 a. C.), considerado el padre de la geometría. En octubre de 2011, Euclid fue seleccionado por el Comité del Programa Científico de la ESA para su implementación, y el 25 de junio de 2012 fue adoptado formalmente. [1]
La ESA seleccionó la división italiana de Thales Alenia Space para la construcción del satélite en Turín . Euclides mide 4,5 metros de largo, 3,1 metros de diámetro y pesa 2 toneladas. [3]
Mientras tanto, el módulo de carga útil Euclid era responsabilidad de la división francesa de Airbus Defence and Space en Toulouse . Consiste en un telescopio Korsch con un espejo primario de 1,2 metros de diámetro, que cubre un área de 0,91 grados 2 . [20] [21]
Un consorcio internacional de científicos, el consorcio Euclid, compuesto por científicos de 13 países europeos y Estados Unidos, proporcionó la cámara de luz visible (VIS) [6] y el espectrómetro y fotómetro de infrarrojo cercano (NISP). [7] Juntos, mapearán la distribución 3D de hasta dos mil millones de galaxias repartidas en más de un tercio de todo el cielo. [22] Estas cámaras de gran formato se utilizarán para caracterizar las propiedades morfométricas , fotométricas y espectroscópicas de las galaxias.
El bus del telescopio incluye paneles solares que proporcionan energía y estabilizan la orientación y el apuntamiento del telescopio a más de 35 milisegundos de arco (170 nrad). El telescopio está cuidadosamente aislado para garantizar una buena estabilidad térmica y no alterar la alineación óptica. [ cita necesaria ]
El sistema de telecomunicaciones es capaz de transferir 850 gigabits por día. Utiliza la banda Ka y el protocolo de entrega de archivos CCSDS para enviar datos científicos a una velocidad de 55 megabits por segundo durante el período asignado de 4 horas por día a la estación terrestre Cebreros de 35 m en España, cuando el telescopio está sobre el horizonte. Euclid tiene una capacidad de almacenamiento integrada de 4 terabits (500 GB ). [25]
El módulo de servicio (SVM) alberga la mayoría de los subsistemas de la nave espacial: [ cita necesaria ]
AOCS proporciona una orientación estable con una dispersión inferior a 35 milisegundos de arco por exposición visual. Se requiere una alta estabilidad térmica para proteger el conjunto del telescopio de desalineaciones ópticas con esas precisiones. [26]
La NASA firmó un memorando de entendimiento con la ESA el 24 de enero de 2013 en el que se describe su participación en la misión. La NASA proporcionó 20 detectores para el instrumento de la banda del infrarrojo cercano, que funcionan en paralelo con una cámara en la banda de luz visible. Los instrumentos, el telescopio y el satélite fueron construidos y funcionan desde Europa. La NASA también ha designado a 40 científicos estadounidenses para formar parte del consorcio Euclid, que desarrollará los instrumentos y analizará los datos generados por la misión. Actualmente, este consorcio reúne a más de 1000 científicos de 13 países europeos y Estados Unidos. [27]
En 2015, Euclid pasó una revisión de diseño preliminar, después de haber completado una gran cantidad de diseños técnicos, así como componentes clave construidos y probados. [28]
En diciembre de 2018, Euclid aprobó su revisión crítica de diseño, que validó el diseño general de la nave espacial y el plan de arquitectura de la misión, y se permitió que comenzara el ensamblaje final de la nave espacial. [29]
En julio de 2020, los dos instrumentos (visible y NIR) fueron entregados a Airbus, Toulouse, Francia, para su integración con la nave espacial. [30]
Después de que Rusia se retirara en 2022 del lanzamiento de Euclid planificado por Soyuz , la ESA lo reasignó a un vehículo de lanzamiento SpaceX Falcon 9, que se lanzó el 1 de julio de 2023 desde el Complejo de Lanzamiento Espacial de Cabo Cañaveral 40 . [13] [31] [11]
Después de un viaje de 30 días después del lanzamiento, comenzó a orbitar el punto Lagrangiano L2 [3] Sol-Tierra en una órbita de halo sin eclipses de aproximadamente 1 millón de kilómetros de ancho.
Al recibir las imágenes iniciales, surgió un problema cuando los científicos descubrieron un pequeño espacio en el casco de la nave espacial. Esta brecha permitió que la luz solar se infiltrara en el sensor de imágenes, lo que provocó una degradación de la calidad de la imagen. [32] Para abordar este problema, el equipo ajustó la orientación de la nave espacial unos pocos grados, bloqueando efectivamente la entrada de la luz solar en el espacio identificado. Esta medida correctiva resolvió exitosamente el problema. [33]
Durante su misión nominal, que durará al menos seis años, Euclid observará unos 15.000 grados 2 (4,6 sr), aproximadamente un tercio del cielo, centrándose en el cielo extragaláctico (el cielo que mira hacia afuera de la Vía Láctea ). [2] Generará aproximadamente 100 gigabytes de datos comprimidos por día durante su misión de seis años. [34] El estudio se complementará con observaciones adicionales de tres campos profundos con una relación señal/ruido 5 veces mayor que el estudio amplio; los campos profundos cubren 50 grados 2 (15,2 msr). [35] Los tres campos serán visitados periódicamente durante toda la misión. Se utilizarán como campos de calibración y para monitorear la estabilidad del rendimiento del telescopio y de los instrumentos, así como para producir datos científicos mediante la observación de las galaxias y quásares más distantes del universo. [36] Dos de los campos profundos se superpondrán con campos profundos de estudios existentes [37] y el tercer campo profundo se propone como ubicación para uno de los campos de perforación profunda del LSST en el Observatorio Vera C. Rubin . [38]
Para medir un corrimiento al rojo fotométrico para cada galaxia con suficiente precisión, la misión Euclid depende de datos fotométricos adicionales obtenidos en al menos cuatro filtros en longitudes de onda ópticas. Estos datos se obtendrán de telescopios terrestres ubicados en los hemisferios norte y sur para cubrir los 15.000 grados 2 completos de la misión. [39] [40] En total, cada galaxia de la misión Euclid obtendrá información fotométrica en al menos siete filtros diferentes que cubrirán todo el rango de 460 a 2000 nm. [41]
Euclides observará alrededor de 10 mil millones de fuentes astronómicas , de las cuales mil millones se utilizarán para lentes débiles (para medir su cizallamiento gravitacional) [42] con una precisión 50 veces más precisa que la que es posible hoy en día con telescopios terrestres. Euclid medirá los corrimientos al rojo espectroscópicos de al menos 30 millones de objetos para estudiar la agrupación de galaxias .
La explotación científica de este enorme conjunto de datos será llevada a cabo por un consorcio liderado por Europa de más de 1200 personas en más de 100 laboratorios en 18 países (Austria, Bélgica, Dinamarca, Finlandia, Francia, Alemania, Italia, Países Bajos, Noruega, Portugal, Rumania, España, Suiza, Reino Unido, Canadá, Estados Unidos y Japón). [43] El Consorcio Euclid [42] también es responsable de la construcción de la carga útil del instrumento Euclid y del desarrollo e implementación del segmento terrestre Euclid que procesará todos los datos recopilados por el satélite. Los laboratorios que contribuyen al Consorcio Euclid están financiados y apoyados por sus agencias espaciales nacionales, que también tienen las responsabilidades programáticas de su contribución nacional, y por sus estructuras nacionales de investigación (agencias de investigación, observatorios, universidades). En general, el Consorcio Euclid contribuye con aproximadamente el 25% del coste presupuestario total de la misión hasta su finalización. [44]
El enorme volumen, la diversidad (espacio y tierra, visible e infrarrojo cercano, morfometría , fotometría y espectroscopia) y el alto nivel de precisión de las mediciones exigieron un cuidado y esfuerzo considerables en el procesamiento de datos, lo que lo convirtió en una parte crítica de la misión. La ESA , las agencias nacionales y el Consorcio Euclid están gastando recursos considerables para crear equipos de investigadores e ingenieros de alto nivel en el desarrollo de algoritmos, desarrollo de software, procedimientos de prueba y validación, archivo de datos e infraestructuras de distribución de datos. En total, nueve centros de datos científicos repartidos en los países del Consorcio Euclid procesarán más de 170 petabytes de imágenes de entrada sin procesar durante al menos 6 años para ofrecer productos de datos (imágenes, catálogos de espectros) en tres publicaciones públicas principales de datos en el Sistema de Archivo Científico. de la misión Euclides a la comunidad científica. [45] [41]
Con su amplia cobertura del cielo y sus catálogos de miles de millones de estrellas y galaxias, el valor científico de los datos recopilados por la misión va más allá del ámbito de la cosmología . Esta base de datos proporcionará a la comunidad astronómica mundial abundantes fuentes y objetivos para el Telescopio Espacial James Webb y el Atacama Large Millimeter Array , así como para futuras misiones como el European Extremely Large Telescope , el Telescopio de Treinta Metros , el Square Kilometer Array y el Vera C. Observatorio Rubin . [46]
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Fuente: [47]
