Lançamento do “Dark Energy Telescope” europeu para explorar os maiores mistérios da cosmologia

A SpaceX lançou no sábado o Euclid Space Telescope da Agência Espacial Européia, de US$ 1,5 bilhão, uma tentativa ambiciosa e única de determinar a natureza da matéria escura – uma substância desconhecida que permeia o universo – e a energia escura, a misteriosa força repulsiva que acelera a expansão do universo. .

“É muito difícil encontrar um gato preto em um quarto escuro, especialmente se não houver gato lá”, disse Henk Hoekstra, astrônomo da Universidade de Leiden e coordenador da Euclid Science. “Esta é uma situação em que nos encontramos um pouco porque temos essas observações, mas carecemos de uma boa teoria.

“Até agora, ninguém apresentou uma boa explicação para a matéria escura, a energia escura e outros desafios também relacionados à física de partículas. … O lançamento de Euclides realmente (transporta) a cosmologia para o futuro. É a primeira missão espacial projetada para estudar a escuridão energia.”

Em 1998, os astrônomos mapeando a expansão do universo esperavam ver uma desaceleração devido à atração gravitacional de todos os seus componentes. Eles ficaram surpresos ao descobrir que a expansão do espaço e tudo nele começou a acelerar de 5 a 6 bilhões de anos atrás. A força desconhecida que impulsiona essa aceleração foi chamada de energia escura.

Desde então, os pesquisadores concluíram que a energia escura representa quase três quartos do orçamento coletivo de energia de todo o universo. A matéria escura compõe cerca de 24% do universo, enquanto átomos e moléculas compõem a matéria normal – Terra, humanos, estrelas e galáxias – apenas 5%.

Ao estudar mudanças sutis na luz das galáxias nos últimos 10 bilhões de anos, as câmeras de Euclides ajudarão os cientistas a descobrir se a energia escura é consistente com uma “constante cosmológica” imutável prevista pela teoria geral da relatividade de Einstein ou se a compreensão atual da gravidade precisa ser abordada .

Yannick Miller, astrônomo do Instituto de Astrofísica de Paris e membro da equipe científica de Euclides, coloca desta forma:

O objetivo da missão de Euclides é fornecer respostas às seguintes perguntas: Por que a expansão do universo está se acelerando, o que se traduz em Qual é a natureza da energia escura? É uma constante cosmológica? É energia escura dinâmica cujas propriedades podem variar com tempo ou é um desvio da relatividade geral em escalas cósmicas?

Ao mesmo tempo, Euclides também estudará a natureza da matéria escura, um mar de partículas que não emite ou reflete luz ou outra radiação eletromagnética, mas mostra claramente os efeitos da gravidade. A matéria escura impede que as galáxias escapem e influencia como as galáxias evoluíram e se juntaram ao longo dos 13,7 bilhões de anos desde o Big Bang.

“Euclides investigará a distribuição da matéria escura e a distribuição das galáxias em resolução sem precedentes do espaço”, disse Millier. “Ele também reconstruirá a história cósmica do universo nos últimos 10 bilhões de anos.”

Ele fará isso por meio de imagens de mais de 10 bilhões de galáxias. O software na Terra ajudará a identificar os 1,5 bilhão ou mais de melhores candidatos e analisar como suas formas são distorcidas pelas nuvens invisíveis de matéria escura que preenchem o espaço entre Euclides e seus alvos.

A técnica, conhecida como lente gravitacional fraca, é semelhante em conceito à maneira como a água distorce levemente as formas das rochas espalhadas por um riacho. É um efeito muito sutil em termos cosmológicos, exigindo softwares complexos, computadores poderosos e mais de 1.500 cientistas em nove centros de pesquisa para detectá-lo.

Mas se tudo correr bem, Euclides “observará diretamente a distribuição da matéria escura usando um efeito de lente gravitacional que modifica as formas das galáxias, que são desviadas pela distribuição da matéria escura ao longo de uma determinada linha de visão”, disse Millier. “Isso fornecerá a distribuição de matéria escura que não é visível em um campo euclidiano”.

Observações espectrais de dezenas de milhões de galáxias permitirão aos pesquisadores determinar distâncias e velocidades em três dimensões, esclarecendo se a energia escura é, de fato, a força por trás da aceleração da expansão cósmica ou se outra explicação é necessária.

A missão começou às 11h12 EST de sábado, quando um foguete SpaceX Falcon 9 explodiu na Estação da Força Espacial de Cabo Canaveral. Depois de uma rápida rodada de verificações de computador, o foguete foi lançado para ultrapassar 1,7 milhão de libras de empuxo, dando um show espetacular no céu de fim de semana para residentes e turistas da área.

41 minutos depois, após duas salvas do motor de segundo estágio do foguete, Euclid foi lançado para voar sozinho. O primeiro estágio do Falcon 9, como de costume na SpaceX, voou sozinho para pousar em um drone offshore.

A Agência Espacial Européia, ou ESA, estava se preparando para lançar o Telescópio Espacial Euclides no ano passado em um foguete russo Soyuz que decolou de Kourou, na Guiana Francesa. Mas no rescaldo da invasão russa da Ucrânia, esses planos entraram em colapso, deixando Euclides sem um voo para o espaço.

Em julho passado, a Agência Espacial Europeia abordou a SpaceX sobre um possível lançamento do foguete Falcon 9 da empresa. No final do ano, os contratos estavam em vigor e a equipe conseguiu avançar com o lançamento no sábado.

“Devemos… um grande obrigado à SpaceX”, disse Mike Healy, chefe de projetos científicos da Agência Espacial Europeia. “Sem eles, nosso satélite permanecerá na Terra por dois anos.”

Euclides está indo para uma região do espaço a quase um milhão de milhas da Terra – Lagrange Point 2 – onde a gravidade do Sol e da Terra se combinam para formar uma zona calma onde a espaçonave pode permanecer no local com o mínimo de manobras e uso de combustível. O Telescópio Espacial James Webb também está operando em L2.

O Euclid de 4.760 libras está equipado com um espelho primário quase perfeito de 3 pés por 11 polegadas e dois instrumentos: uma câmera de luz visível de 600 megapixels e um espectrofotômetro infravermelho de 64 megapixels. O campo de visão do telescópio é aproximadamente o dobro do tamanho da lua cheia.

Após um período de verificação e calibração de um mês, a Euclid começará a mapear os 15.000 graus quadrados do céu, que inclui todo o espaço fora da Via Láctea, imagens de galáxias e aglomerados de galáxias que datam de 10 bilhões de anos.

Ele capturará a transição da desaceleração inicial do universo impulsionado pela gravidade para uma era de expansão acelerada sob o domínio emergente da energia escura.

“Euclid pode, de uma só vez, apresentar um campo muito maior do que o que pode ser alcançado pelo Hubble”, disse Rene Lorigs, cientista do projeto Euclid na Agência Espacial Européia. “Durante toda a sua vida, o Hubble nunca cobriu mais de 100 graus quadrados, e Euclides poderia fazer isso em 10 dias. Portanto, para obter 15.000 graus quadrados, que é o tamanho de nossa pesquisa do céu, precisamos dessas grandes imagens do céu.”

Euclides levaria seis anos para completar seu mapa do céu, gerando aproximadamente 100 gigabytes de dados compactados por dia, ou cerca de 70.000 terabytes ao longo da missão.

“Seu iPhone provavelmente tem 10 megapixels”, disse Jason Rhodes, membro do Euclid Research Consortium. As duas câmeras Euclides juntas têm cerca de 700 megapixels. Tiraremos fotos com essas câmeras a cada poucos minutos durante seis anos.

“Mas a quantidade de dados que estamos enviando é menor em comparação com a quantidade de dados que está totalmente no arquivo no final do processo, e isso é outro fator de mil.”

Essas imagens incluirão 8 bilhões de galáxias, Gaitee Hussain, chefe de ciência da ESA, disse: “As melhores entre um bilhão e meio e dois bilhões de galáxias serão selecionadas para o experimento de lente fraca”.

“Vamos coletar milhões e dezenas de milhões de desvios para o vermelho espectrais, além de bilhões de desvios para o vermelho ópticos, a fim de entender as distâncias das galáxias que estamos observando”, acrescentou ela.

“Isso significa enormes taxas de dados, não apenas para entrega de dados de volta à Terra, mas também em termos de comunicação de dados… realmente feito?