ESA opublikowała dane z głębokich obserwacji kosmicznego łowcy ciemnej materii – teleskopu Euclid

Spis treści:

1. Mechaniczny odkrywca
2. Głębokie pole Euklidesa
3. Wielkoskalowa organizacja galaktyk
4. Kosmiczna sztuczna inteligencja
5. Wszechświat w zasięgu Euclida

Zaprezentowane dzisiaj wyniki z obserwacji kosmicznego teleskopu Euclid to zaledwie pierwsza partia danych pozyskanych przez obserwatorium. Uwagę przykuwają setki tysięcy galaktyk o różnych kształtach i rozmiarach, ukazujących ich wielkoskalową organizację w kosmicznej sieci. Publikacja obejmuje również liczne gromady galaktyk oraz pierwsze badanie klasyfikacyjne ponad 380 tys. galaktyk zebrane dzięki połączonym wysiłkom sztucznej inteligencji i nauki obywatelskiej. Wszystko to pokazuje, że obserwatorium ciemnego Wszechświata, czyli Euclid ma szansę poszerzyć naszą kosmiczną wiedzę do niewyobrażalnego poziomu.

Mechaniczny odkrywca

– Euclid po raz kolejny pokazuje, że jest znakomitym mechanicznym odkrywcą. Teleskop bada galaktyki na ogromną skalę, umożliwiając nam zbadanie naszej kosmicznej historii i niewidzialnych sił kształtujących Wszechświat – mówi dyrektor naukowa ESA, prof. Carole Mundell.

Badaczka dodaje, że wraz z publikacją pierwszych danych z obserwacji Euclida, agencja odblokowuje skarbnicę informacji dla naukowców, aby mogli zagłębić się w niektóre z najbardziej intrygujących pytań we współczesnej nauce. – W ten sposób ESA realizuje swoje zobowiązanie mające umożliwić przyszłym pokoleniom niebywały postęp naukowy – wyjaśnia dyrektor naukowa ESA.

Do tej pory Euclid zbadał trzy obszary na niebie będące celem najgłębszych obserwacji wyznaczonych dla tej misji. Nowoczesnemu teleskopowi wystarczył tydzień, by zaobserwować aż 26 milionów galaktyk. Najdalsze z nich znajdują się w odległości do 10,5 miliarda lat świetlnych. Pola te zawierają również niewielką populację jasnych kwazarów, które można dostrzec znacznie dalej. Euclid przeczesze te trzy regiony dziesiątki razy, rejestrując znacznie więcej odległych galaktyk, dzięki czemu pod koniec nominalnej misji pola te staną się naprawdę „głębokie”.

Głębokie pole Euklidesa

Jednak pierwsze spojrzenie na 63 stopnie kwadratowe nieba, obszar odpowiadający ponad 300-krotności Księżyca w pełni, już teraz daje imponujący podgląd skali wielkiego kosmicznego atlasu Euclida, jaki powstanie po zakończeniu misji. Atlas ten obejmie jedną trzecią całego nieba – 14 tys. stopni kwadratowych – w tak wysokiej jakości szczegółach. – Już jedna obserwacja obszarów głębokiego pola przyniosła nam bogactwo danych, które można wykorzystać do różnych astronomicznych celów: od badania kształtów galaktyk, po silne soczewki grawitacyjne, gromady i formowanie się gwiazd – mówi Valeria Pettorino, naukowczyni projektu Euclid w ESA.

Dodaje, że każde z tych głębokich pól będzie obserwowane w czasie sześcioletniej misji teleskopu od 30 do 52 razy. Każda kolejna obserwacja poprawi rozdzielczość zdjęć i doda do obrazu kolejne obiekty. – Czekają na nas niewyobrażalne odkrycia – zapowiada Pettorino.

Wielkoskalowa organizacja galaktyk

Euclid bardzo precyzyjnie mierzy ogromną różnorodność kształtów i rozmieszczenie miliardów galaktyk za pomocą instrumentu o wysokiej rozdzielczości obrazowania (VIS). Jego instrument bliskiej podczerwieni (NISP) jest niezbędny do określania rozmiarów i mas galaktyk. Opublikowane właśnie obrazy prezentują już tę zdolność dla setek tysięcy galaktyk, pokazując jednocześnie wielkoskalową organizację tych galaktyk w kosmicznej sieci. Włókna zwykłej materii i ciemnej materii przeplatają się w kosmosie, a z nich formują się i ewoluują galaktyki. Jest to niezbędny element dla zrozumienia tajemniczej natury ciemnej materii i ciemnej energii, które razem wydają się stanowić 95% Wszechświata.

Podczas swojej sześcioletniej misji Euclid powinien zarejestrować obrazy ponad 1,5 miliarda galaktyk. Każdego dnia wysyła na Ziemię około 100 GB danych. Tak imponujący zbiór stanowi wyzwanie dla ludzi. Dlatego zdecydowano się zaprząc do analizy danych algorytmy sztucznej inteligencji. Właśnie AI w połączeniu z tysiącami wolontariuszy i ekspertów w dziedzinie nauki obywatelskiej, odgrywa kluczową rolę w analizowaniu danych z teleskopu.

Kosmiczna sztuczna inteligencja

– Musimy nauczyć się radzić sobie z wielkoskalowymi badaniami w astronomii. Sztuczna inteligencja jest fundamentalną i niezbędną częścią tego procesu. Bez niej nie wykorzystamy w pełni ogromnego zbioru danych pozyskanych przez Euclida – mówi Mike Walmsley, naukowiec konsorcjum z Uniwersytetu w Toronto w Kanadzie. Badacz przez ostatnią dekadę był mocno zaangażowany w astronomiczne algorytmy głębokiego uczenia się.

Przełomem jasno demonstrującym zasadność takich wysiłków jest pierwszy szczegółowy katalog ponad 380 tys. galaktyk. Zostały sklasyfikowane według cech takich jak ramiona spiralne, centralne poprzeczki i ogony pływowe wskazujące na łączenie się galaktyk. Katalog został stworzony przez algorytm sztucznej inteligencji „Zoobot”. Podczas intensywnej miesięcznej kampanii na Galaxy Zoo w zeszłym roku, 9976 ochotników pracowało wspólnie, aby nauczyć Zoobota rozpoznawania cech galaktyk poprzez klasyfikację obrazów Euklidesa.

Wszechświat w zasięgu Euclida

Dodajmy, że opublikowany dziś pierwszy katalog stanowi zaledwie 0,4% całkowitej liczby galaktyk o podobnej rozdzielczości, które mają zostać zobrazowane w całym okresie pracy Euclidesa. Ostateczny katalog przedstawi szczegółową morfologię co najmniej o rząd wielkości większej liczby galaktyk niż kiedykolwiek wcześniej zmierzono. Pomoże to naukowcom poznać takie zagadnienia, jak formowanie się ramion spiralnych i wzrost supermasywnych czarnych dziur. – Euclid to prawdziwa kopalnia danych. Jego obserwacje odmienią wiele kwestii w naszym postrzeganiu procesów kosmicznych, od ewolucji galaktyk po szersze cele kosmologiczne misji – podsumowuje Mike Walmsley.

Źródła: ESA, MPIA.

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.