SpaceX lanzó el telescopio espacial Euclid de la Agencia Espacial Europea de $ 1.5 mil millones el sábado, un intento ambicioso y único para determinar la naturaleza de la materia oscura, una sustancia desconocida que impregna el universo, y la energía oscura, la misteriosa fuerza repulsiva que acelera la expansión del universo. .

“Es muy difícil encontrar un gato negro en una habitación oscura, especialmente si no hay ningún gato allí”, dijo Henk Hoekstra, astrónomo de la Universidad de Leiden y coordinador de Euclid Science. «Esta es una situación en la que nos encontramos un poco porque tenemos estas observaciones pero carecemos de una buena teoría.

«Hasta ahora, nadie ha encontrado una buena explicación para la materia oscura, la energía oscura y otros desafíos también relacionados con la física de partículas… El lanzamiento de Euclid realmente (lleva) la cosmología hacia el futuro. Es la primera misión espacial diseñada para estudiar la oscuridad energía.»

En 1998, los astrónomos que mapearon la expansión del universo esperaban ver una desaceleración debido a la atracción gravitacional de todos sus componentes. Se sorprendieron al descubrir que la expansión del espacio y todo lo que hay en él comenzó a acelerarse hace 5-6 mil millones de años. La fuerza desconocida que impulsaba esta aceleración se denominó energía oscura.

Desde entonces, los investigadores han concluido que la energía oscura representa casi las tres cuartas partes del presupuesto energético colectivo de todo el universo. La materia oscura constituye aproximadamente el 24 % del universo, mientras que los átomos y las moléculas constituyen la materia normal (la Tierra, los humanos, las estrellas y las galaxias) solo el 5 %.

Al estudiar los cambios sutiles en la luz de las galaxias durante los últimos 10 mil millones de años, las cámaras de Euclid ayudarán a los científicos a descubrir si la energía oscura es consistente con una «constante cosmológica» invariable predicha por la teoría general de la relatividad de Einstein o si es necesario abordar la comprensión actual de la gravedad. revisión

Yannick Miller, astrónomo del Instituto de Astrofísica de París y miembro del equipo científico de Euclid, lo expresó de esta manera:

El objetivo de la misión de Euclid es proporcionar respuestas a las siguientes preguntas: ¿Por qué se está acelerando la expansión del universo, lo que se traduce en ¿Cuál es la naturaleza de la energía oscura? ¿Es una constante cosmológica? ¿Es energía oscura dinámica cuyas propiedades pueden variar con ¿O es una desviación de la relatividad general en escalas cósmicas?

Al mismo tiempo, Euclid también estudiará la naturaleza de la materia oscura, un mar de partículas que no emiten ni reflejan luz u otras radiaciones electromagnéticas, pero muestran claramente los efectos de la gravedad. La materia oscura evita que las galaxias escapen e influye en la forma en que las galaxias evolucionaron y se unieron durante los 13.700 millones de años desde el Big Bang.

«Euclid investigará la distribución de la materia oscura y la distribución de las galaxias a una resolución sin precedentes desde el espacio», dijo Millier. «También reconstruirá la historia cósmica del universo durante los últimos 10 mil millones de años».

Lo hará tomando imágenes de más de 10 mil millones de galaxias. El software en la Tierra ayudará a identificar los 1.500 millones o más de los mejores candidatos y analizará cómo sus formas están distorsionadas por las nubes invisibles de materia oscura que llenan el espacio entre Euclid y sus objetivos.

La técnica, conocida como lente gravitacional débil, es similar en concepto a la forma en que el agua distorsiona ligeramente las formas de las rocas esparcidas por un arroyo. Es un efecto muy sutil en términos cosmológicos, que requiere software complejo, computadoras potentes y más de 1500 científicos en nueve centros de investigación para detectarlo.

Pero si todo va bien, Euclid «observará directamente la distribución de la materia oscura utilizando un efecto de lente gravitacional que modifica las formas de las galaxias, que son desviadas por la distribución de la materia oscura a lo largo de una línea de visión determinada», dijo Millier. «Esto proporcionará la distribución de la materia oscura que no es visible en un campo euclidiano».

Las observaciones espectrales de decenas de millones de galaxias permitirán a los investigadores determinar distancias y velocidades en tres dimensiones, arrojando luz sobre si la energía oscura es, de hecho, la fuerza detrás de la aceleración de la expansión cósmica o si se necesita otra explicación.

La misión comenzó a las 11:12 a. m. EST del sábado cuando un cohete SpaceX Falcon 9 cobró vida en la Estación de la Fuerza Espacial de Cabo Cañaveral. Después de una ronda rápida de comprobaciones informáticas, el cohete se lanzó para superar los 1,7 millones de libras de empuje, ofreciendo un espectacular espectáculo aéreo de fin de semana para los residentes y turistas de la zona.

41 minutos más tarde, después de dos salvas del motor de segunda etapa del cohete, Euclid fue lanzado para volar solo. La primera etapa del Falcon 9, como es habitual en SpaceX, voló para aterrizar en un dron en alta mar.

La Agencia Espacial Europea, o ESA, se estaba preparando para lanzar el Telescopio Espacial Euclid el año pasado en un cohete ruso Soyuz que despegó de Kourou, Guayana Francesa. Pero a raíz de la invasión rusa de Ucrania, esos planes colapsaron, dejando a Euclid sin un vuelo al espacio.

En julio pasado, la Agencia Espacial Europea se acercó a SpaceX sobre un posible lanzamiento del cohete Falcon 9 de la compañía. A finales de año, los contratos estaban en vigor y el equipo pudo seguir adelante con el lanzamiento del sábado.

«Le debemos… un enorme agradecimiento a SpaceX», dijo Mike Healy, director de proyectos científicos de la Agencia Espacial Europea. «Sin ellos, nuestro satélite permanecerá en la Tierra durante dos años».

Euclid se dirige a una región del espacio a casi un millón de millas de la Tierra, el Punto 2 de Lagrange, donde la gravedad del Sol y la Tierra se combinan para formar una zona tranquila donde la nave espacial puede permanecer en su lugar con un mínimo de maniobras y uso de combustible. El telescopio espacial James Webb también está operando en L2.

El Euclid de 4,760 libras está equipado con un espejo primario casi perfecto de 3 pies por 11 pulgadas y dos instrumentos: una cámara de luz visible de 600 megapíxeles y un espectrofotómetro infrarrojo de 64 megapíxeles. El campo de visión del telescopio es aproximadamente el doble del tamaño de la luna llena.

Después de un período de verificación y calibración de un mes, Euclid comenzará a mapear los 15,000 grados cuadrados del cielo, que incluye todo el espacio fuera de la Vía Láctea, imágenes de galaxias y cúmulos de galaxias que datan de hace 10 mil millones de años.

Capturará la transición de la desaceleración inicial del universo impulsado por la gravedad a una era de expansión acelerada bajo el dominio emergente de la energía oscura.

«Euclid puede, de una sola vez, presentar un campo mucho más grande que el que puede lograr el Hubble», dijo Rene Leurige, científico del proyecto Euclid en la Agencia Espacial Europea. «Durante toda su vida útil, el Hubble nunca cubrió más de 100 grados cuadrados, y Euclid podría hacerlo en 10 días. Entonces, para obtener 15 000 grados cuadrados, que es el tamaño de nuestro estudio del cielo, necesitamos estas grandes imágenes del cielo».

Euclid tardaría seis años en completar su mapa del cielo, generando aproximadamente 100 gigabytes de datos comprimidos por día, o un estimado de 70 000 terabytes en el transcurso de la misión.

«Su iPhone probablemente tenga 10 megapíxeles», dijo Jason Rhodes, miembro del Euclid Research Consortium. Así que las dos cámaras Euclid juntas tienen alrededor de 700 megapíxeles Estaremos tomando fotografías con estas cámaras cada pocos minutos durante seis años.

«Pero la cantidad de datos que enviamos es menor en comparación con la cantidad de datos que están completamente en el archivo al final del proceso, y eso es otro factor de mil».

Estas imágenes incluirán 8 mil millones de galaxias, dijo Gaitee Hussain, jefe de ciencia de la ESA, «Se seleccionarán las mejores entre uno y medio y dos mil millones de galaxias para el experimento de lente débil».

«Recopilaremos millones y decenas de millones de desplazamientos al rojo espectrales, además de miles de millones de desplazamientos al rojo ópticos, para comprender las distancias de las galaxias que estamos observando», agregó.

“Eso significa enormes tasas de datos, no solo para la entrega de datos a la Tierra, sino también en términos de comunicación de datos… Esto es lo que se necesita para responder lo que podría decirse que es la pregunta fundamental en física y cosmología hoy en día, que es: ¿Qué es el universo? hecho de verdad?