Hier komt Euclid, de telescoop die naar donkere energie zal zoeken

Nadat Euclid is afgevuurd, reist hij naar een plek genaamd Lagrange punt 2, ongeveer 1,5 miljoen kilometer van de aarde, waar de telescoop een duidelijk zicht op de diepe ruimte zal hebben, terwijl hij kan communiceren met astronomen en kan genieten van continu zonlicht op zijn zonnepanelen. De telescoop is uitgerust met twee instrumenten die gelijktijdig zullen worden gebruikt: een camera met zichtbare golflengte en 36 gevoelige detectoren, genaamd ladingsgekoppelde apparaten, voor het meten van de vorm van miljarden sterrenstelsels, en een nabij-infrarood spectrometer en fotometer, met 16 detectoren die bieden een groter infrarood gezichtsveld dan welke andere ruimtetelescoop dan ook. Euclid zal later dit jaar aan zijn wetenschappelijke missie beginnen, na een paar maanden testen en kalibreren van die instrumenten.

Het zal een L2-parkeerplaats in de buurt van NASA’s James Webb Space Telescope delen, maar “het is een soort anti-JWST. In plaats van te focussen op een heel klein stukje hemel, is het hele doel van Euclid om uit te breiden en over een enorm deel van de hemel te kijken”, zegt Mark McCaughrean, ESA’s senior adviseur voor wetenschap en verkenning. In tegenstelling tot de JWST- en Hubble-telescopen zoomt Euclid niet in op unieke objecten, maar krijgt hij een panoramisch beeld. “Het is een statistische missie. Het doel is om jezelf te verdrinken in zoveel gegevens en zoveel sterrenstelsels, en dan kun je beginnen met het uitpluizen van de subtiele signalen’, zegt McCaughrean.

Astrofysici van het Euclid-team zijn van plan om twee soorten kritische metingen uit te voeren, beide met een sterke statistiek. De eerste zal een meting zijn van zwakke zwaartekrachtlensing, wat gebeurt wanneer de zwaartekracht van massieve objecten – meestal donkere materie – het licht dat afkomstig is van verder weg gelegen sterrenstelsels enigszins buigt, waardoor hun beelden worden vervormd. Het kan alleen worden bestudeerd met catalogi die heel veel sterrenstelsels bevatten.

Dat geldt ook voor het bestuderen van baryon-akoestische oscillaties. In het oeruniversum golfden geluidsgolven door normale materie – een mix van deeltjes en straling. Dit creëerde een meetbaar patroon in de dichtheidsverdeling van sterrenstelsels tijdens hun vorming. Het bestuderen van de patronen die deze oscillaties achterlaten op meerdere momentopnamen in de kosmische tijd, zal Euclides-wetenschappers helpen de uitdijing van het universum en de aard van donkere energie te begrijpen.

Om vooruitgang te boeken met dergelijke statistieken, zullen de instrumenten van Euclides grote hoeveelheden gegevens verzamelen, met een beeldkwaliteit die vergelijkbaar is met die van Hubble, maar die 15.000 vierkante graden van de hemel beslaat. Met Hubble zou dat eeuwen duren, zegt Luca Valenziano, een kosmoloog aan het Italiaanse Nationale Instituut voor Astrofysica en lid van de Euclid-samenwerking. “Dit is een ongelooflijk potentieel, en alleen Euclid kan dat doen omdat het de infraroodhemel kan verkennen, die niet toegankelijk is vanaf de grond”, zegt hij.

Het gebruik van infrarood is een belangrijke manier waarop Euclid zal verschillen van het onderzoeken van telescopen op de grond, zoals de Dark Energy Survey, het Dark Energy Spectroscopic Instrument en het aankomende Vera Rubin Observatory. Aardgebonden telescopen kunnen de meeste infrarode golflengten niet waarnemen, omdat de atmosfeer ze blokkeert. Maar ruimtetelescopen zoals Euclid en JWST kunnen dat wel, mits ze voldoende koel worden gehouden. (Infraroodlicht is eigenlijk warmtestraling.) Infraroodinstrumenten stellen Euclides in staat stofwolken te doordringen bij het onderzoeken van sterrenstelsels, en maken een dieper onderzoek naar het verleden van het universum mogelijk.

In de afgelopen jaren hebben astrofysici zoals Mat Madhavacheril de Atacama Cosmology Telescope gebruikt om de grootste vraag met betrekking tot de uitdijing van het universum te bestuderen: waarom de gemeten uitdijingssnelheid iets anders lijkt bij gebruik van sondes van het verre universum dan bij gebruik van nabije objecten, zoals supernova-explosies . Euclides zou kunnen helpen de puzzel eindelijk op te lossen, zegt hij, omdat het hun krachtigste hulpmiddel tot nu toe zal zijn, in staat om systematisch een groot deel van het universum in kaart te brengen. “Euclid heeft veel te bieden. We zijn er enthousiast over en wanneer de Euclid-gegevens openbaar zijn, zullen we erop inspringen’, zegt hij.