Euclid. La próxima misión de Cosmología de la ESA

[Alriga]

Atención: Informa la Agencia Espacial Europea (ESA) el 26 de octubre de 2023:

Invitación para los medios de comunicación: la misión Euclid lanzará las primeras imágenes a todo color del cosmos el 7 de noviembre.

La Directora de Ciencia de la ESA, Carole Mundell, y destacados científicos de toda Europa se reunirán en el Centro de Operaciones Espaciales de la ESA en Darmstadt, Alemania, para mostrar a los medios de comunicación las primeras imágenes astronómicas nítidas de la misión Euclid, en busca de las misteriosas materia oscura y energía oscura.

Nunca antes un telescopio espacial había sido capaz de crear semejantes imágenes en una franja tan grande del cielo, mirando tan lejos en el Universo distante. Estas imágenes muestran todo el potencial de Euclid y muestran que el telescopio está listo para su misión científica.

Son un hito en el camino hacia el estudio de algunos de los mayores misterios del Universo: Euclid creará el mapa 3D más extenso del Universo, para estudiar el 95% invisible del Universo – Materia Oscura y Energía Oscura.

Se invita a los representantes de los medios de comunicación al Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESA/ESOC), desde donde se controla Euclid, para ver y comentar estas imágenes y la ciencia astronómica de primer orden que las sustenta. Además, se pueden visitar las salas de control de esta misión dirigida por la ESA y, de manera selectiva, se pueden realizar entrevistas en estas salas de control de la misión.

Expertos líderes de la ESA, miembros clave del Consorcio Científico de Euclid de toda Europa , así como directivos de la Industria, se reunirán y estarán disponibles para entrevistas in situ y también a distancia.

Seguiremos atentos, saludos.

[Alriga]

...la misión Euclid lanzará las primeras imágenes a todo color del cosmos el 7 de noviembre...

Acaban de publicar esas imágenes hace escasos minutos: "La misión espacial Euclid de la ESA revela hoy sus primeras imágenes a todo color del cosmos. Nunca antes un telescopio había sido capaz de crear imágenes astronómicas tan nítidas en una zona tan grande del cielo y mirando tan lejos en el Universo distante. Estas cinco imágenes ilustran todo el potencial de Euclid; Muestran que el telescopio está listo para crear el mapa 3D más extenso del Universo hasta el momento, para descubrir algunos de sus secretos ocultos"

Más imágenes las podéis encontrar en este enlace: Euclid First Images in Videos

Saludos.

EDITADO. Enlazo el post de Daniel Marín sobre el tema: Las primeras imágenes a color del telescopio espacial europeo Euclid

[Jaime Rudas]

NISP es un espectrómetro infrarrojo (900-2000 nm) de 0.7º cuadrados de campo que permitirá analizar la luz de objetos muy lejanos para medir su corrimiento al rojo con alta precisión y determinar su distancia. Ello permitirá estudiar en qué medida la energía oscura está acelerando la expansión del Universo y se espera poder determinar su ecuación de estado.

Entiendo que la única forma de determinar la distancia conociendo el corrimiento al rojo es asumiendo que se conoce también la proporción de materia y energía oscura. Siendo así, no logro entender cómo el espectrómetro «permitirá estudiar en qué medida la energía oscura está acelerando la expansión del Universo».

[Alriga]

VIS captará imágenes del cielo (longitud de onda 550-900 nm) de amplio campo de visión (unos 0.8º cuadrados) mediante 36 sensores CCD con una resolución de 0.1 segundos de arco por píxel. Las imágenes permitirán medir la distorsión de las galaxias debido al efecto de lente gravitacional débil...

NISP es un espectrómetro infrarrojo (900-2000 nm) de 0.7º cuadrados de campo que permitirá analizar la luz de objetos muy lejanos para medir su corrimiento al rojo con alta precisión...

Entiendo que la única forma de determinar la distancia conociendo el corrimiento al rojo es asumiendo que se conoce también la proporción de materia y energía oscura. Siendo así, no logro entender cómo el espectrómetro «permitirá estudiar en qué medida la energía oscura está acelerando la expansión del Universo».

1) En una lente gravitacional débil, los rayos de luz no se desvían lo suficiente como para ampliar la imagen, sino que introducen distorsiones sutiles. Aunque la desviación de cada cúmulo de galaxias es prácticamente indetectable por sí sola, el efecto acumulativo imparte una distorsión sutil en las imágenes de galaxias distantes que puede inferirse a partir de mediciones. Los astrónomos se refieren a este efecto como cizallamiento cósmico (cosmic shear)

Desde su primera detección en el año 2000, la cizalladura cósmica ha evolucionado hasta convertirse en una sonda cosmológica fiable y robusta, que proporciona mediciones de la historia de expansión del Universo y el crecimiento de su estructura. Ha proporcionado limitaciones a la densidad de la materia en el Universo, la cantidad de galaxias que se agrupan en el Universo y el comportamiento de la energía oscura. Los tres se han acercado a las expectativas teóricas de las mediciones de la radiación cósmica de fondo de microondas, y esto ha aumentado la confianza en la técnica.

En el caso de lentes débiles, la lente en sí es una distribución extendida de materia oscura frente a un fondo denso de galaxias. Debido al campo gravitacional de la materia oscura, cada galaxia de fondo está ligeramente distorsionada. Las distorsiones de las galaxias de fondo no son aleatorias sino que se alinearán con la distribución de densidad de la materia oscura. Por lo tanto, examinar juntas las galaxias del fondo revelará una imagen de corte de la estructura del primer plano.

Al medir el corrimiento al rojo de cada galaxia de fondo, es posible desenredar las estructuras de materia oscura que se encuentran en diferentes corrimientos al rojo. Con una cantidad suficiente de galaxias de fondo con diferentes corrimientos al rojo podemos realizar tomografías de las estructuras de la materia oscura. Euclides lo hará midiendo las distorsiones de 1.500 millones de galaxias de fondo, que se extienden a lo largo de 10.000 millones de años de tiempo-luz de profundidad en el Universo, para crear una vista tridimensional de la distribución de la materia oscura de nuestro Universo.

Con esta información, los cosmólogos podrán deducir la forma en que se ha ido construyendo la distribución a gran escala de estructuras galácticas a lo largo de la historia cósmica. Esto les ayudará a determinar la velocidad a la que crecen dichas estructuras. Como resultado, impondrá fuertes limitaciones a la naturaleza y cantidad de materia oscura y energía oscura en el Universo, lo que afectará la tasa de crecimiento.

Fuente: WHAT IS GRAVITATIONAL LENSING? (ESA EUCLID)

2) Las oscilaciones acústicas de bariones (BAO) son un patrón de arrugas en la distribución de densidad de los cúmulos de galaxias repartidos por el Universo. Son un efecto sutil pero importante porque proporcionan una forma independiente de medir la tasa de expansión del Universo y cómo esa tasa ha cambiado a lo largo de la historia cósmica.

Las oscilaciones acústicas bariónicas están impresas en la materia del Universo temprano. Cuando el Universo estaba en su infancia, la materia estaba esparcida en un mar de partículas casi uniforme, y la gravedad intentaba alterar esto juntando grandes bolsas de materia para formar galaxias.

Este no fue un proceso fácil porque la materia se calentó a medida que la gravedad la unía. Esto creó una presión exterior que volvió a separar el asunto. Sin embargo, a medida que se expandió, se enfrió y la gravedad comenzó a juntarlo nuevamente. Esta interacción de gravedad y presión provocó una oscilación que creó el equivalente de ondas sonoras. Estos se expanden hacia afuera en burbujas, arrastrando consigo algo de materia.

Cuando el Universo alcanzó la edad de unos 380.000 años, se formaron átomos por primera vez. Esto permitió que la materia se enfriara de manera más eficiente y la gravedad comenzó a dominar desapareciendo las oscilaciones. Con poco que resistir, comenzaron a formarse estructuras a gran escala e impresas en estas estructuras estaban las burbujas de materia creadas por las ondas acústicas. Estas burbujas son las arrugas visibles hoy como oscilaciones acústicas bariónicas.

Además, la radiación cósmica de fondo de microondas también se liberó cuando se formaron átomos por primera vez. Las variaciones de temperatura que la misión Planck de la ESA midió en esa radiación son producidas por las diferentes densidades de materia en el Universo temprano y en ciertas escalas de tamaño pueden relacionarse directamente con las oscilaciones acústicas bariónicas.

Detectar la firma de las oscilaciones es muy útil para los cosmólogos porque su tamaño está determinado por las propiedades del Universo temprano y sus componentes: la materia normal (bariónica), la materia oscura y la energía oscura. Por tanto, se pueden utilizar para limitar las propiedades de estos componentes.

Además, la forma en que la firma BAO cambia a lo largo del tiempo cósmico se puede utilizar para medir la expansión del Universo y la forma en que éste evoluciona.

La firma BAO se detectó por primera vez en 2005. Dos equipos de astrónomos que trabajaron de forma independiente encontraron la señal en sus estudios de galaxias relativamente cercanas. El Sloan Digital Sky Survey en Nuevo México, Estados Unidos, y el 2dF Galaxy Redshift Survey , en Australia, hicieron el descubrimiento.

Estos estudios han demostrado que el tamaño de la señal BAO en el Universo moderno es de aproximadamente 150 millones de pársecs. Esta cifra representa el horizonte sonoro en el Universo temprano y concuerda bastante con la cifra predicha por los análisis de la radiación cósmica de fondo de microondas. Ahora que se ha establecido claramente la escala de los BAO, el trabajo de Euclides es detectarlos en un gran volumen del Universo.

En conjunto, las lentes gravitacionales débiles y las oscilaciones acústicas bariónicas proporcionan diferentes formas de medir cosas similares desde el mismo volumen de espacio. Esto proporciona controles cruzados esenciales que ayudarán a eliminar errores sistemáticos en cualquiera de los enfoques. Al medir la estructura a gran escala del Universo a través de propiedades físicas tan diferentes, como el potencial gravitacional, la densidad y la velocidad de expansión, los cosmólogos pueden realizar pruebas rigurosas sobre diferentes modelos de energía oscura e incluso la Relatividad General de Einstein. Esta última es una prueba esencial en caso de que nuestra comprensión de la gravedad no describa del todo el comportamiento de la fuerza en sus escalas más grandes.

Fuente: WHAT ARE BARYONIC ACOUSTIC OSCILLATIONS? (ESA EUCLID)

Entiendo que estos son los mismos procedimientos que utiliza el Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) instalado en el telescopio Mayall de 4 metros de primario del Kitt Peak National Observatory. La diferencia es que el sondeo de DESI es de 35 millones de galaxias en el rango de longitud de onda 360 a 980 nanometros y el de EUCLID de 1500 millones de galaxias, (además desde el espacio, sin distorsión atmosférica) con diámetro de primario de 1.2 metros y longitudes de onda de 550 a 2000 nm.

Creo entender que tu pregunta de entonces, (cuando hablamos de DESI) La tensión en la constante de Hubble #84 es prácticamente la misma que haces ahora.

Saludos.

EDITADO: Recordad que otro futuro telescopio, éste ubicado en Tierra, que estudiará la estructura a gran escala del universo para determinar el valor de los parámetros cosmológicos es el Observatorio Vera Rubin que con sus 8.4 metros de primario sensible a las longitudes de onda entre 350 y 1050 nanometros, espera identificar y catalogar 20 mil millones de galaxias, mirad Rubin Observatory Will Help Unravel Mysteries of Dark Matter and Dark Energy

[Jaime Rudas]

Creo entender que tu pregunta de entonces, (cuando hablamos de DESI) La tensión en la constante de Hubble #84 es prácticamente la misma que haces ahora.

Sí, en efecto, es la misma duda (no deja de sorprenderme tu asombrosa memoria): tanto con DESI como con Euclid entiendo que se pretende obtener los espectros de millones de galaxias y determinar su distancia. Es precisamente esa determinación de la distancia la que no logro entender cómo se logra a partir de los espectros. Creo que tendré que volver a revisar con detalle la amplísima e interesante información que nos suministras.

Saludos.

[Alriga]

Buenas noticias, dice la Agencia Espacial Europea (ESA) el 14/02/2024: "Ready, set, go! Euclid begins its dark Universe survey" Hoy, el telescopio espacial Euclid de la ESA comienza su estudio del Universo oscuro. Durante los próximos seis años, Euclid observará miles de millones de galaxias a lo largo de 10 mil millones de años de historia cosmológica.

Esta animación de abajo muestra la ubicación de los campos en el cielo que serán cubiertos por los estudios amplios (azul) y profundos (amarillo) de Euclid durante los próximos seis años. El cielo se muestra en el sistema de coordenadas galácticas, con la banda horizontal brillante correspondiente al plano de nuestra Vía Láctea, donde residen la mayoría de sus estrellas.

Euclid es una misión de la ESA que tomará imágenes de miles de millones de galaxias en todo el Universo para investigar la materia y la energía oscuras y mapear los últimos diez mil millones de años de nuestra historia cósmica. La mayor parte de las observaciones de la misión se dedicará a un amplio estudio que cubrirá más de un tercio del cielo. Las partes del cielo que serán cubiertas por el estudio amplio están delineadas en azul en esta animación. Se evitan otras regiones porque están dominadas por las estrellas de la Vía Láctea y la materia interestelar, o por el polvo difuso del Sistema Solar, la llamada luz zodiacal.

El amplio estudio se complementa con un estudio profundo, que toma alrededor del 10% del tiempo total de observación y observa repetidamente solo tres parches del cielo llamados Campos Profundos de Euclid, resaltados en amarillo en esta imagen. El Campo Profundo de Euclid Norte (resaltado en amarillo, hacia la parte superior izquierda en esta vista) tiene un área de 20 grados cuadrados y está situado muy cerca del Polo Norte de la Eclíptica, en la constelación de Draco.

La proximidad al polo de la eclíptica garantiza la máxima cobertura durante todo el año; se eligió la posición exacta para obtener la máxima superposición con uno de los campos profundos estudiados por el Telescopio Espacial Spitzer (infrarrojo) de la NASA.

El campo profundo de Euclid Fornax, resaltado en amarillo, en la parte inferior derecha de la imagen, abarca 10 grados cuadrados y está ubicado en la constelación austral de Fornax. Incluye el Chandra Deep Field South, mucho más pequeño, una región del cielo de 0,11 grados cuadrados que ha sido ampliamente estudiada en las últimas dos décadas con los observatorios de rayos X Chandra de la NASA y XMM-Newton de la ESA, así como con el Telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA y los principales telescopios terrestres.

El tercero y más grande de los campos es el Euclid Deep Field South, resaltado en amarillo, entre la Gran Nube de Magallanes y el Euclid Deep Field Fornax. Cubre 20 grados cuadrados en la constelación austral de Horologium. Este campo no ha sido cubierto hasta la fecha por ningún estudio de cielo profundo y, por lo tanto, tiene un enorme potencial para nuevos y emocionantes descubrimientos. Está previsto que sea observado desde tierra por el Observatorio Vera C. Rubin

El 14/02/2024 Euclid inició oficialmente su exploración sistemática del cielo. Inicialmente, el telescopio está programado para observar una zona de 130 grados cuadrados (más de 500 veces el área de la Luna llena) en el transcurso de los próximos 14 días. Este parche está en dirección a las constelaciones de Caelum y Pictor en el hemisferio sur. El próximo año, Euclid cubrirá alrededor del 15% de su exploración. Este primer año de datos cosmológicos, se entregará a la comunidad en el verano de 2026. Se prevé una publicación más pequeña de datos de observaciones de campo profundo para la primavera de 2025.

Saludos.