Первый год работы телескопа “Евклида” в космосе

1 июля 2024 года со старта ракеты-носителя Falcon 9 компании SpaceX официально началась миссия космического телескопа “Евклид”, полностью спроектированного и построенного в Европе. Это одна из самых амбициозных и сложных миссий, когда-либо осуществлявшихся Европейским космическим агентством.

Примерно через месяц после запуска “Евклид” вышел на орбиту вокруг точки Лагранжа L2 системы Земля-Солнце. L2 – это точка равновесия, вокруг которой в настоящее время вращаются и другие миссии, такие как спутник Gaia ЕКА и космический телескоп имени Джеймса Уэбба.

В течение первого года пребывания в космосе “Евклид” столкнулся с многочисленными проблемами, некоторые из которых не позволили миссии пройти гладко в соответствии с графиком. Тем не менее, все проблемы были решены одна за другой, и 14 февраля телескоп приступил к научным наблюдениям. Его миссия направлена на изучение Темной Вселенной — неизвестной нам части Вселенной, на 95% состоящей из темной материи и темной энергии.

Первые месяцы работы “Евклида”

Два месяца после прибытия на L2, т.е. первые три месяца с начала миссии, были отведены на этап ввода в эксплуатацию, а затем на этап проверки работоспособности (PV). В течение этого периода команда миссии калибровала приборы и проверяла их работу.

Также были получены данные для калибровки, необходимые для научного анализа, и сделаны первые тестовые снимки, которые были опубликованы в конце июля. Эти снимки уже дают первое представление о том, какого уровня детализации сможет достичь “Евклид” в ходе космического исследования.

К сожалению, ученые и инженеры также поняли, что у “Евклида” есть некоторые проблемы. Во-первых, то, что датчик точного наведения FGS (Fine Guidance Sensor) не всегда правильно наводился на объекты, как должен был. А во-вторых, на снимках, сделанных видимым VIS-прибором “Евклида”, появился дополнительный сигнал — рассеянный свет, который затронул около 10 процентов наблюдений.

(Необычные) снимки

Несмотря на эти незначительные проблемы, во вторник, 7 ноября 2023 года, ЕКА опубликовало первые пять невероятных цветных изображений, полученных с помощью “Евклида”. Сразу стало ясно, что ни один телескоп никогда не делал таких четких и детальных астрономических изображений на таком большом участке неба.

Эти изображения, полученные всего за 24 часа наблюдений, показали нам множество небесных объектов с беспрецедентной четкостью, в четыре раза превышающей четкость наземных телескопов. Галактики на расстоянии до 10 миллиардов световых лет, некоторые из них никогда не виделись ранее, галактики, скопления, звездообразующий регион.

Первые снимки “Евклида” дали нам лишь представление о необычайном потенциале этого телескопа. Обладая большой эстетической привлекательностью, они также имели богатую научную ценность.

Наука Евклида

14 февраля 2024 года телескоп приступил к исследованию темной Вселенной с миссией номинальной продолжительностью шесть лет, в течение которых он будет наблюдать миллиарды галактик за 10 миллиардов лет космической истории.

Основная задача “Евклида” – изучить 95 процентов Вселенной, состоящей из темной материи и темной энергии. Используя режим наблюдения под названием “шаг за шагом”, “Евклид” составит карту более трети неба, наблюдая одновременно за 50 000 галактик и создавая трехмерную карту темной материи.

Миссия была переработана для решения первоначальных проблем, в частности, нежелательного солнечного света, который мешал работе прибора VIS. Новая стратегия наблюдений позволила избежать этого света и покрыть все необходимые области неба, но в результате обнаружение Евклида стало менее эффективным.

Лед на оптике

Евклид преодолел и другую трудность. В первые месяцы пребывания в космосе молекулы воды, присутствовавшие в воздухе во время сборки телескопа на Земле, которые были поглощены некоторыми компонентами аппарата, постепенно высвобождались. На холодных поверхностях, таких как зеркала, которые притягивают эти молекулы, образовался очень тонкий слой льда.

Команда миссии поняла это, заметив небольшое, но прогрессирующее уменьшение количества света, измеряемого звездами, которые неоднократно наблюдались с помощью прибора VISible (VIS). На оптике скопилось несколько нанометров льда, что привело к уменьшению света от далеких галактик. Этот слой “инея” начал мешать обзору телескопа, очень острому и чувствительному, и рисковал поставить под угрозу его научные исследования.

После нескольких попыток была разработана процедура, которая была бы действительна даже в случае повторения той же проблемы, которая нагревала первичное зеркало примерно на 34 градуса, восстанавливая правильный вид Евклида.

Расследование продолжается

23 мая ЕКА опубликовало данные ранних наблюдений телескопа (ERO), которые также включали пять новых изображений Вселенной: два скопления галактик, которые телескоп наблюдает для изучения природы темной материи и темной энергии; звездообразующий регион; спиральную галактику; и группу Дорадо, одну из самых богатых групп галактик в южном полушарии.

Полная серия наблюдений Early Release Observations охватывает 17 различных астрономических объектов — от близлежащих облаков газа и пыли до далеких скоплений галактик – и проводилась в течение одного дня: 24 часа, в течение которых “Евклид” наблюдал более 11 миллионов объектов в видимом свете и еще 5 миллионов – в инфракрасном.

Эти изображения еще раз продемонстрировали всем огромный потенциал “Евклида” в области науки. Кроме того, были опубликованы первые 10 научных работ, посвященных анализу этих снимков.