Euclid, ett spännande nytt uppdrag för att kartlägga geometrin, distributionen och utvecklingen av mörk energi och mörk materia har just formellt antagits av ESA som en del av deras Cosmic Vision 2015-2025-program. Uppkallad efter Euklid av Alexandria, 'geometrins fader', kommer den att noggrant mäta den accelererade expansionen av universum, och sammanföra ett av de största samarbetena mellan astronomer, ingenjörer och forskare i ett försök att svara på en av de viktigaste frågorna inom kosmologi : varför accelererar universums expansion, istället för att sakta ner på grund av gravitationsattraktionen av all materia den innehåller?
År 2007 producerade rymdteleskopet Hubble en 3D-karta över mörk materia som täckte drygt 2 kvadratgrader av himlen, medan Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) i mars i år mätte det exakta avståndet till drygt en kvarts miljon galaxer. Genom att arbeta i de synliga och nära infraröda våglängderna kommer Euclid att mäta exakt cirka två miljarder galaxer och galaxhopar i 3 dimensioner i en bred extragalaktisk undersökning som täcker 15 000 kvadratgrader (över en tredjedel av himlen) plus en djup undersökning ut till rödförskjutningar på ~ 2, som täcker en yta på 40 kvadratgrader, kommer de producerade 3D-galaxkartorna att spåra mörk energis inflytande över 10 miljarder år av kosmisk historia, som täcker perioden då mörk energi accelererade universums expansion.
Uppdraget valdes i oktober förra året, men nu när det formellt har antagits av ESA kommer anbudsinbjudningar att släppas, med Astrium och Thales Alenia Space, Europas två största rymdföretag som förväntas lägga bud. I hopp om att lanseras 2020 kommer Euclid att involvera bidrag från 11 europeiska rymdorganisationer samt NASA medan nästan 1 000 forskare från 100 institut bildar Euclid Consortium som bygger instrumenten och deltar i den vetenskapliga skörden av uppdraget. Det förväntas kosta cirka 800 miljoner euro (1 000 miljoner 640 miljoner dollar) att bygga, utrusta, lansera och fungera under dess nominella 6-åriga uppdragslivslängd, där den kommer att kretsa kring den andra Sun-Earth Lagrange-punkten (L2 i bilden nedan). har en massa på cirka 2100 kg och mäter cirka 4,5 meter långa gånger 3,1 meter. Den kommer att bära ett 1,2 m Korsch-teleskop, en nära infraröd kamera/spektrometer och en av de största optiska digitalkamerorna som någonsin flugit i rymden.
Mörk materia representerar 20% av universum och mörk energi 76%. Euclid kommer att använda två tekniker för att kartlägga mörk materia och mäta mörk energi. Svag gravitationslins mäter förvrängningarna av ljus från avlägsna galaxer på grund av massan av mörk materia, detta kräver extremt hög bildkvalitet för att undertrycka eller kalibrera ut bildförvrängningar för att mäta de verkliga förvrängningarna genom gravitation. Euclids kamera kommer att producera bilder 100 gånger större än de som produceras av Hubble, vilket minimerar behovet av att sammanfoga bilder. Baryoniska akustiska svängningar, vickningsmönster, präglade i galaxkluster, kommer att ge en standardlinjal för att mäta mörk energi och expansionen i universum. Detta involverar bestämning av galaxernas rödförskjutningar till bättre än 0,1 %. Man hoppas också att senare i uppdraget kan supernovor användas som markörer för att mäta universums expansionshastighet.
Ta reda på mer om Euclid och andra Cosmic Vision-uppdrag på ESA Science
Bildtext för bly: Artist's-impression-of-Euclid-Credit-ESA-C.-Carreau
Andra bildtexten: Sun Earth Lagrange Points Kredit: Xander89 via Wikimedia Commons