La missió Euclid estableix les bases per al mapa 3D més gran de l’univers

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.

L’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) participa en aquesta missió amb investigadors a l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) des de 2006: «L’extraordinària qualitat i magnitud d’aquest conjunt de dades permetrà realitzar una àmplia gamma d’estudis sobre el cosmos», afirma Francisco Castander, investigador de l’IEEC a l’ICE-CSIC i membre del consorci Euclid. Aquestes dades públiques maximitzaran l’impacte científic de la missió, ja que facilitaran descobriments per part d’investigadors de tot el món. «Aquesta publicació, que solament inclou les dades del primer any de la missió, és només el començament. Estableix les bases per a un conjunt de dades més extens i complet en el futur», afegeix Castander.

La nova publicació de dades, anomenada DR1-Foundation, recull prop de 13 mesos d’observacions i constitueix la primera publicació 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, que resulta 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. «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 d’Euclid representa el major cartografiat d’aquest tipus realitzat des de l’espai, i estableix les bases per a futurs descobriments en un nou règim per a l’astronomia, a la vegada que demostra l’excel·lència de la tecnologia i la ciència europees, i de la col·laboració internacional», afegeix.

La publicació d’avui destaca pel seu abast, els seus mosaics panoràmics i la seva àmplia cobertura del cel, tant en llum visible com a l’infraroig proper. DR1-Foundation compta amb un total d’1,7 milions de GB de dades, que inclouen més de 900 milions de galàxies, prop de 15000 candidats a lents gravitatòries fortes, més de 60 milions de quàsars (els nuclis brillants de galàxies distants), els espectres de més de 160 milions de fonts i els resultats de l’Euclid Wide Survey, que abasten 1900 graus quadrats del cel. Totes aquestes dades establiran les bases per a futures investigacions sobre l’estructura a gran escala de l’univers.

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

Les lents gravitatòries fortes detectades per Euclid són extremament rares 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: més extens que tots els anteriors junts.

«Les lents gravitatòries fortes ofereixen una perspectiva única de l’univers fosc, ja que ens permeten ‘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 gravitatòries fortes. Aquest 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 que pertany 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», explica.

Llançada 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 d’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 aquesta publicació, 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 tasca 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 grandària enorme, 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 (anomenada 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 gravitatòries dèbils que complementaran a les lents fortes i càlculs sobre com les galàxies i els cúmuls de galàxies s’integren a la xarxa còsmica.

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, construït amb una àmplia participació de centres de recerca de l’Estat. L’IEEC, amb investigadors a l’ICE-CSIC, i l’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE) han participat, des de 2006, en els 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.

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 i científiques treballen en la preparació de l’explotació científica de la missió, amb la finalitat de desentranyar els misteris de l’univers fosc.

L’ESA va seleccionar a Thales Alenia Space com a contractista principal per a 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.