ESA’s store rummission Euclid med DTU-bidrag sendes efter planen i rummet i juli. Euclid skal kortlægge galakser i universet og give os ny viden om de mystiske størrelser mørkt stof og mørk energi, som ingen ved, hvad er.
Vores univers udvider sig, og det sker i et accelererende tempo. Det har videnskaben for længst erkendt. Men hvorfor det sker, kan ikke forklares med kendte naturlove.
Så vi ved kun, at der må være en ukendt energi, som får det til at ske. Der er også et ukendt stof til stede i universet, hvis eksistens er påvist, fordi det trækker i stjerner og galakser. Det er mørk energi og mørkt stof.
De to fænomener udgør tilsammen omkring 96 procent af al masse og energi i universet. Udforskning af dem er en af hovedopgaverne for Euclid-missionen, som den europæiske rumfartsorganisation ESA står bag, og som DU Space bidrager til.
“Vi kender kun til cirka 4 procent af universet. Resten af universet, de 96 procent, ved vi ikke meget om. Så det ultimative mål med Euclid-missionen er at blive klogere på, hvad mørkt stof og mørk energi er,” siger forsker og astrofysiker på DTU Space, Bitten Gullberg.
“Euclids mission er at kortlægge universet struktur over en lang tidsperiode i universets historie. Så missionen vil også føre til mange andre opdagelser”.
DTU Space har testet dele af udstyret til missionen. Forskere fra DTU Space deltager desuden i den omfattende forskning, der nu går i gang.
”Vi vil især bruge data fra Euclid til at forske i galaksers tidlige udvikling. Vi vil blandt andet se på forbindelsen og samspillet mellem stjerner, støv og gasser i fjerne galakser. Det er vigtigt for at kortlægge galaksernes udvikling og forstå, hvordan omgivelserne påvirker denne udvikling,” siger Bitten Gullberg.
Et prestigeprojekt for europæisk rumforskning
Euclid-missionen skal efter planen sendes i rummet 1.juli fra Cape Canaveral i Florida. Det sker med en Falcon-raket fra Space-X. Euclid-missioen er et af ESAs helt store prestigeprojekter her i 2020’erne.
Godt 3.500 forskere, teknikere og andre eksperter fra 21 forskellige lande bidrager til missionen, som koster cirka 10 mia. kr.
Euclid skal i kredsløb 1,5 mio. km fra Jorden omkring et punkt kaldet L2. Det er her fra, den skal kortlægge og udforske dele af universet og fjerne galakser i hidtil uset detaljeringsgrad.
Avancerede instrumenter ser 10 mia år tilbage i tiden
Euclid har et teleskop og to avancerede instrumenter ombord. Udstyret skal måle galaksers position og former i synligt lys.
Det kan man gøre over afstande op til 10 mia. lysår, som er den distance lys bevæger sig i løbet af 10 mia. år.
Desuden måles på rødforskydningen af lyset fra galakserne over tid, som kan være helt op til 10 mia. år tilbage i tiden. Man undersøger med andre ord lys, der er udsendt for cirka 10 mia. år siden, og hvis bølgelængde så er ændret, rød-forskudt, i tidens løb.
Med disse data kan forskere lave et detaljeret 3D-kort over fordelingen af galakser og mørkt stof i en stor del af universet. Kortet kan vise, hvordan strukturer i stor skala udviklede sig over tid i universet og hvordan dets udvidelse er accelereret. Dermed kan man spore den mørke energis rolle i processen.
“Mørkt stof påvirker det synlige stof. Vi kan måle, at det findes omkring galakser og i galaksehobe, fordi vi kan måle tiltrækningskraften, altså gravitationen, mellem det mørke stof og det kendte stof. Vores modeller fortæller os, at mørkt stof-partikler ikke kolliderer indbyrdes eller med andre partikler og derfor ikke udveksler energi, som kendte partikler gør. Mere ved vi faktisk ikke om mørkt stof,” forklarer Bitten Gullberg.
“Og vi ved endnu mindre om mørk energi. Observationer fortæller os, at universet udvider sig hurtigere og hurtigere, og vi ser mørk energi som drivkraften for denne accelererende udvidelse. Mere ved vi ikke om det”.
Testet med DTU-teknologi ved minus 180 grader
Det ene Euclid-instrument kaldes VIS (VISible). Det tager billeder i det synlige område omtrent som et almindeligt kamera og kan afbilde og måle formen på milliarder af galakser.
Det andet kaldes NISP (Near-Infrared Spectrometer and Photometer). Det måler intensitet og klarhed af infrarødt lys fra galakserne, hvilket kan bruges til at beregne galaksers hastighed.
DTU Space og Københavns Universitet har udviklet testudstyr til missionen og anvendt det til at sikre, at detektoren i NISP-instrumentet har den ønskede præcision.
Det er sket ved at lave en ’kunstig stjerne’ ved hjælp af en laser.
Via positioneringsudstyr sendes en laserstråle præcist ind i detektoren, som så bruges til at fastslå instrumentets præcision.
Det er sket ved en temperatur på omkring minus 180 grader, som instrumentet skal virke under ude i rummet.
”Over en afstand på 3 meter skulle laserstrålen passere et ’reference-punkt’ efter cirka 1 meter og derefter ramme detektoren inden for en afstand på 50 my, som svarer til lidt mindre end diameteren på et hårstrå,” forklarer DTU Space-ingeniør Niels Christian Jessen, der har været med til at udvikle og bruge udstyret til testen.
”Det virkede, som vi havde forudset, og detektorerne i Euclids NISP-instrument opfangede lyset, som de skulle. Nu glæder vi os til at se, hvordan det hele kommer til at fungere ude i rummet”.