El Consorci Euclid publica els primers articles científics basats en observacions realitzades pel telescopi Euclid. Els científics del Consorci Euclid han observat i analitzat diversos objectius científicament interessants durant la fase d’Observacions de Publicació Primerenca, i han donat una idea del poder sense precedents d’aquest telescopi destinat a proporcionar el mapa més precís del nostre Univers al llarg del temps. Les dades científiques van acompanyades de cinc noves imatges destacades com a part de les Observacions de Publicació Primerenca d’Euclid. A més d’aquests primers i prometedors resultats científics, el Consorci també publica avui els articles de referència de la missió que confirmen l’excel·lent rendiment d’Euclid. Això arriba menys d’un any després del llançament del telescopi espacial, i aproximadament sis mesos després de les primeres imatges a tot color del cosmos.

“Les primeres imatges d’Euclid són sorprenents. Demostren el seu enorme potencial científic, cobrint grans camps amb una resolució sense precedents. Tot i que originalment es van pensar com una mera mostra del potencial de la missió, han donat lloc a molts resultats científics interessants que ara es publiquen”, afirma Francisco Castander, investigador de l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) i de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC).

El conjunt complet d’observacions inicials es va centrar en 17 objectes astronòmics, des de núvols propers de gas i pols fins a cúmuls distants de galàxies, abans del mostreig principal que farà Euclid. Aquest estudi té com a objectiu descobrir els secrets del cosmos fosc i revelar com i perquè l’Univers es veu com es veu avui dia.

Resultats sense precedents

Euclid rastrejarà els fonaments en forma de xarxa ocults del cosmos, mapejarà milers de milions de galàxies a més d’un terç del cel, explorarà com es va formar i evolucionar el nostre Univers al llarg de la història còsmica i estudiarà els més misteriosos dels seus components fonamentals: l’energia fosca i matèria fosca.

Euclid va produir aquest primer catàleg en un sol dia, i va revelar més d'11 milions d’objectes en llum visible i 5 milions més en llum infraroja. Aquest catàleg ha donat lloc a novetats científiques importants.

Si bé visualment impressionants, les imatges són molt més que belles instantànies; revelen noves propietats físiques de l’Univers gràcies a les noves i úniques capacitats d’observació d’Euclid. Aquests secrets científics es detallen a 10 articles adjunts publicats pel Consorci d’Euclid, que estaran disponibles demà a arXiv, juntament amb cinc articles de referència clau sobre la missió Euclid.

Les primeres troballes mostren la capacitat d’Euclid per buscar en regions de formació estel·lar planetes “errants” que surin lliurement i que tinguin només quatre vegades la massa de Júpiter; estudiar les regions exteriors dels cúmuls estel·lars amb un detall sense precedents; i mapejar diferents poblacions d’estrelles per explorar com han evolucionat les galàxies al llarg del temps. Revelen com el telescopi espacial pot detectar cúmuls d’estrelles individuals en grups distants i cúmuls de galàxies; identificar una rica collita de noves galàxies nanes; veure la llum de les estrelles arrencades de les seves galàxies mare, i molt més.

Entre els articles científics publicats destaca una forta participació d’institucions i investigadors i investigadores d’Espanya al Consorci Euclid. En particular, la publicació centrada en la capacitat d’Euclid per cercar regions de formació estel·lar de planetes “errants” flotants ha estat dirigida per l’investigador de l’Institut d’Astrofísica de Canàries (IAC) Eduardo Martín Guerrero de Escalante. Aquesta feina és una mostra del poder de la missió Euclid per proporcionar l’àrea i la profunditat necessàries per explorar poblacions de molt baixa massa, inclosos planetes flotants lliures de regions properes de formació d’estrelles i cúmuls oberts molt joves.

“El nostre primer article es va centrar a desenvolupar un mètode per trobar acuradament amb Euclid planetes nounats que floten lliurement fins a unes poques masses de Júpiter, la qual cosa és com trobar agulles en un paller. Desenes de planetes foscos que floten lliurement aguaiten a les imatges d’Euclid de les regions Messier 78 i el Cap del Cavall, i el desafiament és distingir-los de milions d’estrelles de fons i objectes extragalàctics que poden mostrar tota mena de colors”, diu Eduardo Martín Guerrero de Escalante.

L´investigador de l´Institut de Física de Cantàbria (IFCA CSIC-UC), José María Diego, ha participat en l´estudi d´un dels objectes estudiats per Euclid, es tracta d´una lent gravitatòria o un cúmul de galàxies massiu, l´anomenat Abel 2390. En aquest treball, l’investigador de l’IFCA CSIC-UC ha aconseguit obtenir el primer mapa de la distribució de matèria al voltant i al centre d’aquest cúmul (majoritàriament matèria fosca), que mai no s’havien pogut estudiar amb aquest nivell de detall fins ara.

Un altre resultat interessant prové de l’estudi de la llum intracúmuls i els cúmuls globulars intracúmuls del cúmul de Perseu. Basant-se en les característiques d’aquesta llum, els astrònoms implicats a l’estudi suggereixen que les estrelles han estat arrencades dels afores de les galàxies i de la completa pertorbació de cúmuls de galàxies més petits, les galàxies nanes. Una altra troballa sorprenent és que aquestes estrelles, que s’espera que orbitin la galàxia més gran del cúmul, orbiten en canvi un punt entre les dues galàxies més lluminoses. Aquesta nova observació suggereix que Perseu va poder haver-se fusionat recentment amb un altre grup de galàxies, provocant una pertorbació gravitacional que va conduir a la desalineació observada. Mireia Montes, investigadora de l’IAC implicada a l’estudi assenyala que “aquest treball només va ser possible gràcies a la sensibilitat i agudesa d’Euclid”.

A més, les cinc publicacions de referència addicionals confirmen l’exercici excel·lent d’Euclid. Entre ells, es presenta la simulació Flagship d’Euclid, liderada pels investigadors de l’ICE-CSIC i l’IEEC Francisco Castander i Pablo Fosalba. La simulació és un catàleg simulat de milers de milions de galàxies basat en la simulació cosmològica més gran que s’ha fet mai, dissenyada per preparar l’explotació científica de la missió Euclid. El catàleg s’ha generat utilitzant SciPIC, un conjunt d’algoritmes integrats dins un procés potent dedicat a la generació de catàlegs massius de galàxies sintètiques. El ¨pipeline¨ s’executa al Centre de Dades Científica d’Euclid, allotjat al Port d’Informació Científica (PIC), sobre una plataforma big data d’alt rendiment que permet generar un catàleg de 15 TB de 5 mil milions de galàxies a 3 hores. Desenvolupades per entrenar i validar els algorismes del segment terrestre abans del llançament, les simulacions ara s’utilitzen per mesurar, calibrar i corregir biaixos sistemàtics.

“Aquesta és la simulació més detallada i completa d‟un estudi de galàxies mai realitzada. Estem molt emocionats de publicar aquest catàleg simulat de galàxies per ajudar a explotar la riquesa d’informació cosmològica que aportaran les dades de l‟estudi”, afegeix l‟investigador de l‟ICE-CSIC i de l‟IEEC, Pablo Fosalba. Altres publicacions de referència proporcionen un resum de la missió i els objectius generals d’Euclid, a més de descriure les especificacions, el disseny, el desenvolupament i les funcions dels instruments d’Euclid dins la missió. Les proves de verificació del rendiment dels instruments VIS i NISP indiquen que tots dos funcionen plenament en línia amb les expectatives.

¨Amb només aquestes poques magnífiques imatges de gran camp de visió i una resolució sense precedents, ja hem realitzat nombroses troballes noves sobre les característiques del nostre univers. Això demostra que, després dels sis anys d’observació, Euclid no només ens ajudarà a comprendre l’univers fosc, sinó que també deixarà material que permetrà a futures generacions de científics fer meravellosos descobriments astronòmics”, afegeix l’investigador de l’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE) Cristóbal Padilla. Rafael Toledo, investigador de la Universitat Politècnica de Cartagena (UPCT) i responsable de la Unitat de Control d’Instruments Infrarojos (NISP), destaca que les capacitats i fiabilitat de l’instrument infraroig controlat per la unitat responsable de la UPCT són absolutament impressionants. A més, Espanya té un paper clau al Consorci Euclid. La contribució espanyola a la càrrega útil del telescopi Euclid s’ha organitzat al voltant de dos nodes que es van incorporar al consorci científic el 2010. D’una banda, ICE-CSIC, IFAE, IEEC, PIC han estat responsables del disseny, construcció, muntatge i proves de validació de la roda de filtres de linstrument NISP, així com de les simulacions cosmològiques de la missió. D’altra banda, UPCT i IAC s’han encarregat de la unitat electrònica que controla l’instrument NISP i el programari de posada en marxa. A més, tots dos nodes participen en diversos equips dins de l’Euclid Science Ground Segment (SGS), responsables del processament de les dades del telescopi i el lliurament dels productes de dades que es faran servir per a l’explotació científica. ICE-CSIC lidera OU-SIM, el grup encarregat de les simulacions d’imatges i el PIC és el Centre de Dades Científica Espanyol (SDC-ES) de la missió, encarregant-se d’aproximadament el 5% del processament de dades i sent el centre de dades principal d’OU-SIM. A més, a més de 20 institucions espanyoles hi ha al voltant de 100 científics organitzant l’explotació científica de la missió per desentranyar els misteris de l’univers fosc.

Noves imatges d’observació primerenques d’Euclid

Les imatges obtingudes per Euclid són almenys quatre vegades més nítides que les que podem prendre amb telescopis terrestres. Cobreixen grans extensions de cel a una profunditat incomparable, mirant cap a l’Univers distant utilitzant llum visible i infraroja.

Abell 2390

La imatge d’Euclid del cúmul de galàxies Abell 2390 revela més de 50.000 galàxies i mostra una bella exhibició de lents gravitatòries, que representen arcs corbs gegants al cel, alguns dels quals són en realitat múltiples vistes del mateix objecte distant. Euclid utilitzarà lents (on la llum que viatja cap a nosaltres des de galàxies distants és doblegada i distorsionada per la gravetat) com a tècnica clau per explorar l’univers fosc, mesurant indirectament la quantitat i distribució de matèria fosca tant en cúmuls de galàxies com en altres llocs. Els científics d’Euclid també estudien com les masses i el nombre de cúmuls de galàxies al cel han canviat amb el temps, revelant més sobre la història i l’evolució de l’Univers.

L’IFCA CSIC-UC ha contribuït significativament a aquesta part de l’estudi, en derivar el primer mapa de la distribució de matèria en aquest cúmul usant les petites distorsions, degudes a l’efecte lent gravitatòria, i combinant-les amb distorsions més grans, mesurades anteriorment amb el telescopi espacial Hubble, en galàxies properes al nucli del cúmul.

Messier 78

Aquesta impressionant imatge mostra Messier 78, un vibrant viver d’estrelles envoltat de pols interestel·lar. Euclid va examinar profundament aquest viver utilitzant la seva cambra infraroja, exposant per primera vegada regions ocultes de formació estel·lar, mapejant els seus complexos filaments de gas i pols amb un detall sense precedents i descobrint estrelles i planetes recent formats. Els instruments d’Euclid poden detectar objectes de poques vegades la massa de Júpiter, i els seus “ulls” infrarojos revelen més de 300.000 objectes nous només en aquest camp de visió. Els científics estan utilitzant aquest conjunt de dades per estudiar la quantitat i la proporció d’estrelles i objectes més petits (subestelars) que es troben aquí, claus per comprendre la dinàmica de com es formen i canvien les poblacions d’estrelles amb el temps.

NGC 6744

En aquesta imatge, Euclid mostra NGC 6744, un arquetip del tipus de galàxia que actualment forma la majoria de les estrelles de l’Univers local. L’ampli camp de visió d’Euclid cobreix tota la galàxia, capturant no només l’estructura espiral en escales més grans sinó també exquisits detalls en escales espacials petites. Això inclou franges de pols amb forma de plomes que emergeixen com a “esperons” dels braços espirals, que es mostren aquí amb una claredat increïble. Els científics utilitzen aquest conjunt de dades per comprendre com la pols i el gas estan relacionats amb la formació d’estrelles; mapejar com es distribueixen les diferents poblacions d’estrelles a les galàxies i on s’estan formant les estrelles actualment; i desentranyar la física darrere de l’estructura de les galàxies espirals, cosa que encara no es comprèn del tot després de dècades d’estudi.

Abell 2764 (i estrella brillant)

Aquesta vista mostra el cúmul de galàxies Abell 2764, que comprèn centenars de galàxies dins un vast halo de matèria fosca. Euclid captura molts objectes en aquesta porció de cel, incloses galàxies de fons, cúmuls més distants i galàxies en interacció que desprenen corrents i capes d’estrelles. Aquesta vista completa d’Abell 2764 i els seus voltants, obtinguda gràcies a l’impressionantment ampli camp de visió d’Euclid, permet als científics determinar el radi del cúmul i veure els seus voltants amb galàxies llunyanes encara enquadrades. Les observacions d’Euclid d’Abell 2764 també permeten als científics explorar més a fons les galàxies en les llunyanes edats fosques còsmiques, com passa amb Abell 2390. També es veu aquí una estrella molt brillant en primer pla que es troba dins de la nostra pròpia galàxia (V*BP-Phoenicis, una estrella a l’hemisferi sud que és prou brillant per ser vista per l’ull humà). Quan mirem una estrella a través d’un telescopi, la seva llum es dispersa cap a fora formant un halo circular difús degut a l’òptica del telescopi. Euclid va ser dissenyat perquè aquesta dispersió fos el més petita possible. Com a resultat, l’estrella causa poques pertorbacions, cosa que ens permet capturar galàxies distants i febles a prop de la línia de visió sense quedar encegats per la brillantor de l’estrella.

El grup del Dorado

Aquí, Euclid captura galàxies evolucionant i fusionant-se “en acció” al grup de galàxies del Dorado, amb belles cues de marea i capes vistes com a resultat d’interaccions en curs. Els científics utilitzen aquest conjunt de dades per estudiar com evolucionen les galàxies, millorar els nostres models de la història còsmica i comprendre com es formen les galàxies dins d’halos de matèria fosca. Aquesta imatge mostra la versatilitat d’Euclid: aquí es veu una àmplia gamma de galàxies, des de molt brillants fins a molt febles. Gràcies a la combinació única d’Euclid de gran camp de visió, notable profunditat i alta resolució espacial, pot capturar característiques diminutes (cúmuls d’estrelles), més àmplies (nuclis de galàxies) i esteses (cues de marea), tot en un sol quadre . Els científics també estan buscant cúmuls d’estrelles individuals distants coneguts com a cúmuls globulars per rastrejar la seva història i dinàmica galàctica.