La missió Euclid de l’Agència Espacial Europea (ESA) ha publicat el seu primer gran conjunt de dades. Amb aquesta publicació, que recull la llum de més de mil milions d’objectes i abasta una extensió del cel equivalent a 9500 llunes plenes, el ‘detectiu’ de l’univers fosc de l’ESA estableix les bases per a la creació del mapa 3D més gran del cosmos mai fet.

La nova publicació de dades, denominada DR1-Foundation, recull prop de 13 mesos d’observacions i constitueix el primer llançament important de dades de la missió des del llançament del telescopi espacial el juliol de 2023. Per primer cop, ofereix a la comunitat científica les peces del trencaclosques necessàries per començar a elaborar un mapa 3D detallat del cosmos, una cosa fonamental per resoldre els nombrosos misteris de l’univers fosc, com l’energia fosca, la matèria fosca i la xarxa còsmica.

Les dades van acompanyades d’espectres i imatges, inclosos grans mosaics del cel. “Això és molt més que imatges boniques; avui marquem una fita científica al nostre estudi del cosmos”, afirma la Directora de Ciència de l’ESA, la professora Carole Mundell. “Aquesta important publicació de dades de Euclid representa el major cartografiat d’aquest tipus realitzat des de l’espai, establint les bases per futurs descobriments a un nou règim per a l’astronomia i demostrant l’excel·lència de la tecnologia i la ciència europees, i de la col·laboració internacional”, afegeix.

“L’extraordinària qualitat i magnitud d’aquest conjunt de dades permetrà realitzar una àmplia gamma d’estudis sobre el cosmos. Aquestes dades públiques facilitaran descobriments per part d’investigadors de tot el món, maximitzant així l’impacte científic de la missió. Aquest llançament, que només inclou les dades del primer any de la missió, és només el començament. Estableix les bases per un conjunt de dades més extens i complet al futur”, afirma Francisco Castander, investigador de l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) i de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), i membre del consorci Euclid.

Ciència d’avantguarda

La publicació d’avui és la primera a demostrar les habilitats de Euclid com explorador del cel. El seu abast, els seus mosaics panoràmics i la seva àmplia cobertura del cel —tant en llum visible com a l’infraroig proper— admet una àmplia gamma de noves investigacions científiques.

DR1-Foundation és la primera publicació substancial de dades: un total d’1,7 milions de GB de dades, que inclouen més de 900 milions de galàxies, prop de 15000 candidats a lents gravitacionals fortes, més de 60 milions de candidats a quàsars —els nuclis brillants de galàxies distants—, els espectres de més de 160 milions de fonts i els resultats del Euclid Wide Survey, que abasten 1900 graus quadrats del cel.

Totes aquestes dades establiran les bases per futures investigacions sobre l’estructura a gran escala de l’univers. La publicació completa del DR1 estarà llesta a mitjan 2027; una etapa posterior del DR1 inclourà, a més, dades sobre cúmuls de galàxies i lents gravitacionals dèbils.

“Això és un canvi d’escala respecte a publicacions anteriors de Euclid, que inclouen alguns dies d’observacions d’aproximadament 60 graus quadrats del cel”, afirma Valeria Pettorino, científica responsable del projecte Euclid de l’ESA.

Un telescopi per descobrir objectes únics

A l’espai, per sobre de l’atmosfera terrestre —que difumina les imatges i atenua la llum—, Euclid pot portar a terme cartografiats del cel profund i de gran abast, una cosa que els telescopis amb base terrestre no poden aconseguir. Com a resultat, aquesta publicació de dades presenta una quantitat d’objectes còsmics molt superior a la de qualsevol cartografiat anterior, ampliant els límits de detecció d’objectes poc comuns i distants. Entre ells s’inclouen lents gravitacionals i cúmuls de galàxies.

Les lents gravitacionals fortes detectades per Euclid són extremadament úniques i es formen quan la llum que ens arriba de galàxies distants es veu distorsionada de manera significativa per una galàxia situada en primer pla. Aquesta publicació conté el catàleg més gran de lents fortes recopilat fins avui dia: més extens que tots els catàlegs anteriors junts.

“Les lents gravitacionals fortes ofereixen una perspectiva única de l’univers fosc, el qual ens permet ‘pesar’ galàxies individuals —inclosa la seva matèria fosca invisible— i explorar com s’expandeix l’univers”, afirma Natalie Lines, de la Universitat de Portsmouth (Regne Unit) i membre del consorci Euclid. “Fa més de deu anys, vam pronosticar que Euclid revolucionaria el camp del descobriment de lents gravitacionals fortes. Aquell dia per fi ha arribat”, afegeix.

Els cúmuls de galàxies revelen com es formen i organitza la matèria a tot l’univers. “Euclid no només mira cap enrere en el temps; ho fa a través d’enormes àrees del cel”, afegeix Barbara Sartoris, membre del consorci Euclid i pertanyent al laboratori JL Lagrange, a Niça (França). “Això ens ofereix una perspectiva sense precedents de grans mostres d’antics cúmuls de galàxies que abans eren fora del nostre abast. Els explorarem els pròxims mesos per comprendre com van créixer aquests gegants i desxifrar què ens revelen sobre l’univers fosc”, conclou.

Només el principi

Llençada l’any 2023, la missió Euclid es troba en procés d’obtenir imatges de milers de milions de galàxies a tot l’univers i de mesurar les distàncies de milions d’elles, al llarg d’un període de sis anys. La missió va iniciar les seves observacions científiques rutinàries el 14 de febrer de 2024. El novembre de 2023 i maig de 2024, el món va poder apreciar per primer cop la qualitat de les imatges de Euclid, i l’octubre de 2024 es va publicar la primera part del seu gran mapa de l’univers. Euclid va presentar un conjunt preliminar de dades de cartografiat el març de 2025 i juliol de 2026.

Amb aquest llançament, Euclid comença a desentranyar els misteris de l’univers fosc. La comunitat científica pot analitzar el conjunt de dades per determinar les distàncies a galàxies individuals i situar-les dins l’estructura tridimensional de l’univers, connectant-les amb la gran xarxa invisible que constitueix la xarxa còsmica. Aquesta labor de mesura de distàncies i cartografiat és realitzada per Euclid mitjançant espectroscòpia: descomponent la llum de les galàxies en ‘arcs de Sant Martí’ que ens informen sobre la seva distància i, en el cas de les més brillants, també sobre el seu origen i composició.

Malgrat la seva gran grandària, el conjunt de dades només abasta al voltant del 14% de la superfície total del cel que Euclid explorarà. La primera publicació completa de dades (denominada Data Release 1), prevista per a mitjan 2027, es basarà en la d’avui i afegirà elements fonamentals al trencaclosques còsmic; entre ells, observacions de lents gravitacionals dèbils —que complementaran a les de lents fortes— i càlculs sobre com les galàxies i els cúmuls de galàxies s’integren a la xarxa còsmica.

La contribució espanyola a Euclid

Euclid compta amb un telescopi d’1,2 metres de diàmetre i dos instruments a bord: VIS (VISible instrument) i NISP (Near-Infrared Spectrometer and Photometer). Aquest últim és un espectròmetre i fotòmetre d’infraroig proper, que va ser construït amb una àmplia participació espanyola. L’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC), l’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE) i l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) han participat, des de 2006, als conceptes inicials de la missió i han estat responsables del disseny, la construcció, el muntatge i les proves de validació del conjunt de la roda de filtres (FWA, per les seves sigles en anglès) de l’instrument NISP. Aquesta roda de filtres està dissenyada per poder determinar amb més precisió la distribució espectral d’energia de les galàxies, com també la seva distància.

La Universitat Politècnica de Cartagena (UPCT), en col·laboració amb l’Institut d’Astrofísica de Canàries (IAC), ha estat responsable del disseny, construcció i validació de l’electrònica de control de l’instrument NISP.

Pel que fa a l’explotació científica d’Euclid, l’ICE-CSIC i el Port d’Informació Científica (PIC), centre gestionat per l’IFAE i pel Centre d’Investigacions Energètiques, Mediambientals i Tecnològiques (CIEMAT), han estat els responsables de les simulacions cosmològiques de la missió que han servit per estudiar la seva optimització i preparar el programari pel processament i anàlisi de les dades. A més, el PIC és el centre de dades científiques de la missió a Espanya.

L’ICE-CSIC i l’IEEC també coordinen les prediccions dels models cosmològics dels principals observables de la missió que són els efectes de les lents gravitacionals i l’agrupació de les galàxies. Per la seva part, l’IFAE, l’ICE-CSIC i l’IEEC participen en les mesures dels desplaçaments cap al roig i les distorsions observades en les galàxies llunyanes.

Euclid és una missió europea, construïda i operada per l’ESA, que compta amb contribucions dels Estats membres i de la NASA. El consorci Euclid —integrat per més de 2000 científics i científiques de 300 institucions de 15 països europeus, Estats Units, Canadà i el Japó— és el responsable de proporcionar els instruments científics i d’analitzar les dades científiques.

En més de 20 institucions espanyoles, prop de 100 científics estan preparant l’explotació científica de la missió Euclid per desentranyar els misteris de l’univers fosc. Aquestes institucions inclouen el CAB (Centro de Astrobiología), el CEFCA (Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón), el CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas), el CITIC (Centro de investigación TIC de la Universidade da Coruña), el DIPC (Donostia International Physics Center), l’IAA-CSIC (Instituto de Astrofísica de Andalucía), l’IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias), l’ICCUB (Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona), l’ICE-CSIC (Institut de Ciències de l’Espai), l’IEEC (Institut d’Estudis Espacials de Catalunya), l’IFAE (Institut de Física d’Altes Energies), l’IFCA (Instituto de Física de Cantabria), l’IFT (Instituto de Física Teórica), l’IPARCOS-UCM (Instituto de Física de Partículas y del Cosmos - Universidad Complutense de Madrid), el PIC (Port d’Informació Científica), la UAH (Universidad de Alcalá), la UAM (Universidad Autónoma de Madrid), la UPCT (Universidad Politécnica de Cartagena), la UPV/EHU (Universidad del País Vasco), la UPM (Universidad Politécnica de Madrid), la USAL (Universidad de Salamanca), la UV (Universitat de València), la UVa (Universidad de Valladolid) i la Universidad de Zaragoza.

L’ESA va seleccionar a Thales Alenia Space com contractista principal per la construcció del satèl·lit i el seu mòdul de servei, mentre que Airbus Defence and Space va ser escollida per desenvolupar el mòdul de càrrega útil, incloent-hi el telescopi. La NASA va proporcionar els detectors de l’instrument NISP. Prop de 80 empreses europees van participar a Euclid, 9 d’elles espanyoles, entre les quals es troben Airbus, Alter Technology, Crisa, Deimos Space, GTD, Navair, Sener i Thales Alenia Space España.