Stephen Clark/Ars Technica
Un telescopio de la Agencia Espacial Europea se lanzó el sábado sobre un cohete SpaceX Falcon 9 desde Florida para comenzar una misión de 1.500 millones de dólares que busca responder preguntas fundamentales sobre las fuerzas invisibles que impulsan la expansión del Universo. El telescopio Euclid, llamado así por el antiguo matemático griego, observará miles de millones de galaxias durante su estudio del cielo de seis años, midiendo sus formas y posiciones retrocediendo 10 mil millones de años, más del 70 por ciento de la historia cósmica.
Dirigida por la Agencia Espacial Europea, la misión Euclid tiene el ambicioso objetivo de ayudar a los astrónomos y cosmólogos a aprender sobre las propiedades y la influencia de la materia oscura y la energía oscura, que se cree que constituyen alrededor del 95 por ciento del Universo. El resto del cosmos está hecho de átomos y moléculas regulares que podemos ver y tocar.
Tropezando en la oscuridad
“Para resaltar el desafío al que nos enfrentamos, me gustaría dar la analogía: es muy difícil encontrar un gato negro en una habitación oscura, especialmente si no hay ningún gato”, dijo Henk Hoekstra, profesor y cosmólogo del Observatorio de Leiden en los Países Bajos. . “Esa es un poco la situación en la que nos encontramos porque tenemos estas observaciones… Pero nos falta una buena teoría. Hasta ahora, nadie ha encontrado una buena explicación para la materia oscura o la energía oscura”.
Hoekstra, que forma parte del consorcio de científicos internacionales deseosos de trabajar con los datos de Euclid, dijo que el lanzamiento es un “día muy especial”.
“El lanzamiento de Euclid realmente cambia la cosmología hacia el futuro”, dijo. “Es la primera misión espacial diseñada para estudiar la energía oscura”.
Pero Euclid también proporcionará una prueba de la teoría de la relatividad de Einstein y modelos astrofísicos de larga data en escalas cósmicas. “Tal vez estemos completamente equivocados”, dijo Hoekstra. “Tenemos que tener en mente que tal vez la gravedad esté mal cuando la aplicamos a todo el cosmos”.
La nave espacial mide aproximadamente 15,4 pies (4,7 metros) de altura y lleva una cámara de luz visible de 600 megapíxeles y un generador de imágenes y espectrómetro de infrarrojo cercano de 64 megapíxeles, que contiene detectores proporcionados por la NASA. Se espera que Euclid descargue alrededor de 100 gigabytes de datos comprimidos todos los días y, en el transcurso de su misión, producirá más de 100 petabytes de información después del procesamiento automatizado en nueve centros de datos terrestres, dijo Gaitee Hussain, jefe de la división científica. en la Agencia Espacial Europea.
“La cantidad requerida de datos que se analizarán y devolverán, los números son absolutamente asombrosos”, dijo Hussain. «Esto es lo que se requiere para responder a lo que podría decirse que es la pregunta más fundamental en la física y la cosmología hoy en día, que es ¿de qué está hecho realmente el Universo?»
Después de más de 15 años de diseño, desarrollo y pruebas, el telescopio Euclid despegó de Cabo Cañaveral en 11:12 am EDT (1512 UTC) a bordo de un cohete Falcon 9. El lanzador se arqueó hacia abajo en dirección sureste desde la costa de Florida, con nueve motores alimentados con queroseno que impulsaron al Falcon 9 a través de la atmósfera en los primeros dos minutos y medio del vuelo.
La etapa de refuerzo reutilizable del cohete se soltó para comenzar un descenso a un barco no tripulado estacionado en el Océano Atlántico, mientras que la etapa superior encendió su motor dos veces para impulsar la nave espacial Euclid de aproximadamente 2,1 toneladas en una trayectoria hacia una órbita de aproximadamente un millón de millas (1,5 millones de kilómetros) de la Tierra.
Euclid tardará aproximadamente un mes en cruzar en su órbita de halo alrededor del punto de Lagrange L2 Sol-Tierra, un punto de equilibrio gravitacional comúnmente utilizado por los observatorios espaciales, incluido el Telescopio Espacial James Webb.
Después de tres meses de revisiones, primera luz y calibración, Euclid debería estar listo para comenzar su misión científica operativa en octubre. El telescopio escaneará unos 15.000 grados cuadrados del cielo con sus instrumentos visibles e infrarrojos, principalmente en el cielo del norte y del sur, evitando regiones más brillantes pobladas con luz de nuestra propia galaxia y Sistema Solar.
Euclides resolverá la ‘mayor vergüenza’ en cosmología
La materia oscura nunca se ha medido directamente, pero los científicos han concluido que constituye un poco más de una cuarta parte del Universo. La energía oscura, por otro lado, constituye alrededor del 70 por ciento del cosmos y, según los modelos, es responsable de acelerar la expansión del Universo.
Guadalupe Cañas, investigadora de la ESA, calificó el vacío en la comprensión de la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura como «la mayor vergüenza que tenemos actualmente en cosmología».
“Sabemos que el 95 por ciento de nuestro Universo es algo que nos es totalmente desconocido”, dijo.
El telescopio de 3,9 pies (1,2 metros) de Euclid tiene aproximadamente la mitad del tamaño del espejo principal del telescopio espacial Hubble, o poco menos de una quinta parte del tamaño del telescopio espacial James Webb. Si bien eso significa que Euclid no podrá estudiar galaxias tan antiguas como las que pueden ver Hubble o Webb, Euclid tiene la ventaja de ver una franja más amplia del cielo. Piense en ello como cambiar un teleobjetivo por un gran angular. “Si quieres observar el Universo de una manera cosmológica, no quieres estar restringido a áreas particulares”, dijo Giuseppe Racca, gerente del proyecto Euclid de la ESA. «Realmente quieres observar mucho».
Los científicos dicen que al Hubble le tomaría cientos de años completar el mismo estudio extragaláctico que Euclid, que cubrirá en una semana la misma área del cielo que el Hubble ha observado en su misión de 33 años.
Después de un período inicial de expansión cósmica después del Big Bang (conocido como inflación), el crecimiento del Universo se desaceleró hasta hace entre cinco y seis mil millones de años. Los cosmólogos han descubierto que la expansión del Universo comenzó a acelerarse en este punto. Las observaciones de Euclides cubrirán el período de tiempo antes y después del inicio de la aceleración.
Euclid buscará signos de materia oscura y energía oscura utilizando dos métodos.
Uno se llama lente gravitacional débil, donde los astrónomos confiarán en el procesamiento automatizado para detectar cambios diminutos en la forma de las galaxias causados por grupos de materia oscura invisible en la línea de visión entre el telescopio Euclid y sus objetivos distantes.
Las distorsiones en las formas de las galaxias lejanas son fácilmente observables en vistas de cerca tomadas por Hubble y Webb, pero también debería haber efectos sutiles de la materia oscura, al menos eso es lo que piensan los científicos.
“Todo parece normal, pero cuando haces las estadísticas de eso, encontrarás que en realidad, en promedio, estas galaxias han adquirido una dirección neta preferida (debido a la materia oscura). Es extremadamente ruidoso”, dijo Hoekstra. “Entonces, esta es la razón por la que, con Euclid, necesitamos mil quinientos millones de galaxias para realmente reducir el ruido porque, desafortunadamente, las galaxias no son agradables ni redondas. Si fueran bonitas y redondas, podríamos hacer una medición increíble, pero las galaxias tienen todo tipo de formas y tamaños y es por eso que necesitamos todos estos datos”.
Euclid también ayudará a los cosmólogos a estudiar cómo las fluctuaciones apenas perceptibles en la energía del sonido en el Universo primitivo, llamadas oscilaciones acústicas bariónicas, llevaron a los patrones de formación y agrupación de galaxias que se extendieron por todo el cosmos durante miles de millones de años.
En última instancia, los científicos compararán lo que aprendan de Euclid con sus expectativas basadas en las predicciones del modelo.
“Si estas predicciones, con cierta precisión, no se cumplen, entonces tenemos algo nuevo entre manos”, dijo René Laureijs, científico del proyecto Euclid en la ESA. «Entonces podemos decir que Euclid es tan preciso que las predicciones que tenemos en este momento no pueden conciliarse con nuestras observaciones, y entonces tal vez tengamos algo nuevo entre manos, en términos de física».
SpaceX interviene para lanzar misiones espaciales europeas
La misión Euclid estaba originalmente programada para lanzarse en un cohete ruso Soyuz desde el puerto espacial europeo en la Guayana Francesa, pero esa opción dejó de estar disponible después de la invasión rusa de Ucrania.
Euclid ya estaba construido y en su ronda final de pruebas previas al lanzamiento cuando la ESA tuvo que buscar un nuevo vehículo de lanzamiento. La opción de respaldo, un cohete europeo Ariane 6, todavía está en desarrollo después de años de retrasos.
Eso obligó a la ESA a buscar en el extranjero. Entra SpaceX.
Los funcionarios europeos iniciaron conversaciones con SpaceX hace aproximadamente un año, y los estados miembros de la ESA aprobaron el cambio a un cohete extranjero, un pensamiento que es un anatema para las políticas de «compra europea» de la ESA, en octubre. De lo contrario, Euclid probablemente habría permanecido en tierra hasta al menos 2025, cuando los funcionarios esperan que el nuevo Ariane 6 vuele y alcance el nivel de confiabilidad requerido para lanzar una misión tan costosa, dijo Mike Healy, jefe de proyectos científicos de la ESA.
SpaceX y la ESA acordaron un contrato para lanzar Euclid en diciembre pasado, un poco más de seis meses antes de la fecha de despegue prevista. En ese momento, los funcionarios esperaban lanzar Euclid a principios de julio. Resultó que Euclid se lanzó justo a tiempo, a pesar de un período «increíblemente tenso» en el que había incertidumbre sobre cómo y cuándo la misión podría llegar al espacio, dijo Racca.
Los ingenieros realizaron verificaciones adicionales para garantizar que la óptica sensible y el telescopio de Euclid hechos de carburo de silicio, que combinan las propiedades del metal y la cerámica, pudieran soportar las vibraciones más fuertes del cohete de SpaceX.
SpaceX cobró a la ESA unos 70 millones de dólares para lanzar Euclid, según Healy. Eso es alrededor de $ 5 millones por encima del «precio de lista» comercial estándar para un lanzamiento dedicado de Falcon 9, cubriendo los costos adicionales para que SpaceX cumpla con los requisitos de limpieza inusualmente estrictos para el telescopio Euclid. Un grano de polvo o un mechón de cabello en la óptica del telescopio podría arruinar la misión.
SpaceX también proporcionó un nuevo carenado de carga útil para la misión Euclid para reducir el riesgo de que caigan contaminantes sobre el telescopio. La mayoría de los lanzamientos emplean una cubierta de carga útil reutilizada de misiones anteriores.
Los retrasos en el cohete Ariane 6 también han llevado a la ESA a aceptar lanzar la sonda de asteroides Hera de la agencia en un cohete Falcon 9 desde Cabo Cañaveral en 2024. A principios de esta semana, el director general de la ESA dijo que un satélite de ciencias de la Tierra llamado EarthCARE también tendrá que lanzarse en un cohete SpaceX Falcon 9 debido a problemas con su cohete europeo Vega C.
Y la ESA, junto con la Unión Europea, está considerando lanzar hasta cuatro satélites de navegación Galileo en dos cohetes SpaceX Falcon 9 porque los lanzadores europeos no están listos.