კოსმოსური ობსერვატორია „ევკლიდე”

  „ევკლიდე” ერთი თვის წინ, 1 ივლისს, კანავერალის კონცხიდან გაფრინდა კოსმოსში, რაც „სფეის იქსის” რაკეტა-მატარებელ „ფალკონ 9“-ით განხორციელდა. ივლისის ბოლოს კი დანიშნულების ადგილს მიაღწია, მზე-დედამიწის სისტემის ლაგრანჟის L2 წერტილს, ხოლო 31 ივლისს, პირველი სატესტო სურათები გამოაგზავნა. „ევკლიდეს“ ამოცანები კოსმოლოგიის ფუნდამენტური საკითხების შესწავლას უკავშირდება – ბნელი ენერგიისა და ბნელი მატერიის ბუნების შესწავლას, სამყაროს ევოლუციის აღმწერი კოსმოლოგიური მოდელის პარამეტრთა დაზუსტებას.

„ევკლიდეს“ სატესტო სურათი ხილულ დიაპაზონში. ჩანს სპირალური და ელიფსური გალაქტიკები, ვარსკვლავური გროვები და ცალკეული ვარსკვლავები (esa.int).

 ალბათ გახსოვთ, რომ სამყაროს აჩქარებული გაფართოების პრაქტიკული მტკიცებულებები წინა საუკუნის 90-იან წლებში გამოჩნდა. ყველაფერი კარგადაა თუ სამყაროს მოწყობის შესახებ თეორიაში არანულოვან კოსმოლოგიურ მუდმივას შევიტანთ – Λ (ლამბდა) (ალბერტ აინშტაინი – დაკარგული ხელნაწერი). ახლა ამ კოსმოლოგიური მუდმივის ფიზიკური მნიშვნელობა ე.წ. ბნელი ენერგიის არსებობით აიხსნება (ისევ ბნელი ენერგიის შესახებ), რომლის ბუნება ჯერჯერობით დაუდგენელია (უფრო მეტიც, ზოგიერთი მკვლევარი ჯერ კიდევ ეჭვქვეშ აყენებს ბნელი ენერგიის არსებობას). მსგავსი სიტუაცია გვაქვს სამყაროს კიდევ ერთ ისეთ მთავარ შემადგენელთან, როგორიც არის ბნელი მატერია (მასთან დაკავშირებული ჰიპოთეზები კიდევ უფრო ადრე გაჩნდა), მისი ფიზიკური ბუნებაც ჯერ ისევ გაურკვეველი რჩება (მოუხელთებელი ბნელი მატერია).

 სამყაროს გაფართოების სქემატური წარმოდგენა. აჩქარებული გაფართოება ნახატის მარჯვენა მხარეს დაიმზირება.

 საყოველთაოდ მიღებული კოსმოლოგიური მოდელის – ΛCDM-ის (ლამბდა სი-დი-ემ) მიხედვით, სამყარო, ძირითადად, ბნელი ენერგიითა და ბნელი მატერიით არის შევსებული. თუმცა, ამ მოდელში შეტანილი ზოგიერთი პარამეტრი ბოლომდე სარწმუნო არაა, თან ბოლო წლებში ჩატარებული დაკვირვებებით მიღებული მონაცემები მოდელის ჩარჩოებში მაინცდამაინც კარგად ვერ ჯდება. ეს შეიძლება მიუთითებდეს თეორიის უზუსტობაზე ან არასრულყოფილებაზე, ასევე შეცდომებზე გაზომვებში ან მათ არასწორ ინტერპრეტაციაზე.

კოსმოსური აპარატის, “პლანკის” საშუალებით მიღებული შედეგები.

 ხსენებული სიძნელეების დაძლევაში სწორედ „ევკლიდე” უნდა დაეხმაროს მეცნიერებს. მან უნდა შექმნას ბნელი მატერიისა და გალაქტიკების (ანუ, ჩვეულებრივი მატერიის, რისგანაც ჩვენც შევდგებით) სამგანზომილებიანი რუკები. ბნელი მატერიის განაწილების შედარებით, თეორიული მოდელის საფუძველზე მიღებულ პროგნოზებთან, შესაძლებელი იქნება ამ მოდელის პარამეტრების დახვეწა. საქმეში ჩაერთვება გალაქტიკების რუკაც, რომლითაც უნდა გამოვლინდეეს არაერთგვაროვნება მათ სივრცულ განაწილებაში. თავის მხრივ, ეს ყველაფერი ხელს შეუწყობს ბნელი ენერგიისა და ბნელი მატერიის არსის გარკვევას, ჰიპოთეზების გაფილტვრას, რომლებიც უკვე დაზუსტებულ მოდელთან შეუსაბამობაში მოვა.

 „ევკლიდეს” გამოყენებით მოპოვებული გალაქტიკათა რუკა დაგვეხმარება შევამოწმოთ, არის თუ არა სამყაროს გაფართოების სიჩქარე ყველა მიმართულებით ერთნაირი. თანამედროვე კოსმოლოგიის ერთ-ერთი მთავარი დებულებაა კოსმოლოგიური პრინციპი, რომლის მიხედვითაც, სამყარო იზოტროპულია: ეს ნიშნავს, რომ მისი თვისებები ყველა მიმართულებით ერთნაირია. ამ პრინციპის დარღვევა კი ნიშნავს, რომ სამყაროს ევოლუციის შესახებ არსებული იდეები გადახედვას საჭიროებს.

 ბნელი მატერიის კარტოგრაფირებისთვის ზონდი აღჭურვილია კამერით (VIS), რომლის მგრძნობელობა ხილული და ინფრაწითელი დიაპაზონის საზღვარზეა (550–920 ნანომეტრი). ვინაიდან ბნელი მატერიის უშუალო დაკვირვება შეუძლებელია, გამოყენებული იქნება გრავიტაციული ლინზირების მეთოდი: მისი არსი ემყარება იმ ფაქტს, რომ მასიური ობიექტების გრავიტაციული ველი (ბნელი მატერიის გროვების ჩათვლით), ჩვეულებრივი ოპტიკური ლინზების მსგავსად გადახრის სინათლეს, იგივე ელექტრომაგნიტურ გამოხივებას და მიმართულებას უცვლის მას. ეს ცვლილებები იმდენად ძლიერია, რომ მათ უკან მდებარე ობიექტების გამოსახულებები საკმაოდ დეფორმირებული სახით აღიბეჭდება ჩვენს მიერ გადაღებული კოსმოსის ფოტოებზე. ამ დამახინჯებების სიძლიერის მიხედვით შეიძლება დადგინდეს ბნელი მატერიის მასა, მატერიისა, რამელმაც ეს ეფექტი გამოიწვია. მხოლოდ კოსმოსურ ტელესკოპს შეუძლია გაუმკლავდეს ასეთ დავალებას: ფოტოებზე გრავიტაციული ლინზებით გამოწვეული დამახინჯების აღმოსაჩენად საკმაოდ მკაფიო გამოსახულებებია საჭირო, რაც დედამიწის ატმოსფეროს ლივლივის პირობებში შეუძლებელია.

 რკალის ფორმის ობიექტები, ბნელი მატერიისა და გალქატიკათა გროვების (ეიბელ 370) უკან მდებარე შორეული გალაქტიკებია (“ჰაბლი”).

 „ევკლიდე” ასევე აღჭურვილია სპექტრომეტრით და ახლო ინფრაწითელი დიაპაზონის ფოტომეტრით (NISP – 950–2020 ნანომეტრი ტალღის სიგრძე). ამ ინსტრუმენტებით დადგინდება გალაქტიკების წითელი წანაცვლება, შესაბამისად, ამ გალაქტიკებამდე მანძილი, გალაქტიკებამდე მანძილების ცოდნით კი მოხდება სამგანზომილებიანი რუკის შექმნა. ფოტომეტრი, რომელიც ფოტომეტრულ წითელ წანაცვლებას ზომავს, ნაკლებად ზუსტია, ვიდრე სპექტრომეტრი, მაგრამ შედეგების სწრაფად მიღების საშუალებას იძლევა: მისი დახმარებით, „ევკლიდე” 6 წელიწადში (შეესაბამება მისიის გეგმით გათვალისწინებულ დროს) შეძლებს დაახლოებით 1,5 მილიარდი გალაქტიკა მოიცვას, როცა სპექტრომეტრის ხედვის ველში “მხოლოდ” 35 მილიონი გალაქტიკა მოხვდება. წითელი წანაცვლებების დაზუსტებაზე იმუშავებენ მიწისზედა ობსერვატორიებიც, რითაც დამზერის სიზუსტე კიდევ უფრო მეტად გაიზრდება.

 NISP ლაბორატორიაში (euclid-ec.org).

 სხვა ტელესკოპების მსგავსად, „ევკლიდეც” სამყაროს წარსულაში ჩაგვახედებს. ხსენებულ რუკაზე მოხვედრილ ყველაზე შორეულ გალაქტიკებამდე მანძილი 10 მილიარდი სინათლის წელი იქნება. კიდევ უფრო შორს მდებარეებს ის ვერ დაინახავს, მეტი წითელი წანაცვლების გამო. ჩვენამდე მოსაღწევად სინათლეს გარკვეული დრო სჭირდება, გალაქტიკების კონფიგურაციას ისეთს ვხედავთ, როგორიც მილიონობით წლის წინათ იყო. რაც უფრო შორსაა გალაქტიკა, მით უფრო მეტია ეს დრო.

 ბნელი მატერიის განაწილების ილუსტრაცია. გალაქტიკათა გროვები ამ „ღრუბლებშია” ჩაძირული, სწორედ ამ დამალული მასის გრავიტაცია უნარჩუნებს მთლიანობას თვითონ გროვებს და მათში არსებულ გალაქტიკებს.

ანუ, მიღებული რუკების მესამე სივრცობრივი განზომილება, ფაქტიურად, დროის როლში მოგვევლინება. სხვადასხვა დროით ფენებში განლაგებული გალაქტიკების კონფიგურაციათა შესწავლით კი წარმოდგენას შევიქმნით, როგორ ევოლუციონირებდა სამყარო დროში. კერძოდ, ეს დაგვეხმარება ვუპასუხოთ კითხვას, არის თუ არა კოსმოლოგიური მუდმივა რეალურად მუდმივი: ბოლოს და ბოლოს, სწორედ ის არის პასუხისმგებელი ბნელ ენერგიაზე, რომელიც სამყაროს აჩქარებულ გაფართოებას იწვევს. „ევკლიდეს” მიერ აგებული რუკები გამოდგება ფარდობითობის ზოგადი თეორიის შესამოწმებლადაც: სამყაროში მატერიისა და ენერგიის ევოლუცია ხომ შესაბამისობაში უნდა იყოს მის განტოლებებთან. ზოგადი ფარდობითობის თეორიის ექსპერიმენტული მტკიცებულებები აქამდეც გვქონდა, მაგრამ არა ასეთი გლობალური მასშტაბით.

„ევკლიდეს” მთავარი სარკე (euclid-ec.org).

 დამზერის პროგრამიდან ამოღებულია ირმის ნახტომის ახლო სივრცე, რადგან ეს ადგილები ვარსკვლავების სინათლითა და მტვრით არის „დაბინძურებული”, რაც ფონური გალაქტიკების გამოსახულების გადღაბნას იწვევს. მტვრის გამო იქნა გამორიცხული ეკლიპტიკური სიბრტყეც. მიუხედავად ამისა, დაკვირვებისთვის დარჩენილი ფართობი ჯერ კიდევ დიდია: საკმარისია ითქვას, რომ მისი ფართობი 300-ჯერ აღემატება იმას, რაც „ჰაბლმა” მუშაობის 30 წლიან პერიოდში გადაიღო. რაც უფრო დიდია დაკვირვებათა მოცულობა, მით უფრო ზუსტი იქნება სტატისტიკა.

 ზემოთ ხსენებული კოსმოლოგიური პრობლემების გარდა, მისია „ევკლიდე” სხვა თანმხლებ ამოცანებსაც შეეხება. ტელესკოპის ობიექტივში მზის სისტემის 100 000-მდე ციური სხეულიც მოხვდება, რაც ასტრონომებს საშუალებას მისცემს, მაგალითად, აღმოაჩინონ კოიპერის სარტყლის აქამდე უცნობი ობიექტები. ერთი და იგივე ადგილების მრავალჯერადი დამზერით ზეახალთა ანთებებიც შეიძლება გამოვლინდეს. გრავიტაციული ლინზირების ეფექტებით კი ახალი ეგზოპლანეტების აღმოჩენაც მოხერდება, თუმცა არა ისე, როგორც ზემოთ ხსენებული ბნელი მატერიისა, რადგან პლანეტების მასა შეუდარებლად მცირეა იმისათვის, რომ მათ უკან მდებარე ობიექტების გამოსახულების დეფორმირება მოახდინოს. მიუხდავად ამისა, ასეთ ობიექტებსაც შეუძლიათ ლინზის როლში გამოსვლა, ფონური სინათლის წყაროების ელვარების მცირე დროით ცვლილებებით, ამ წყაროებსა და ჩვენს შორის გავლის დროს, ამას მიკროლინზირება ეწოდება (4000 ეგზოპლანეტა).

 „ევკლიდე” ისევ საგამოცდო რეჟიმშია, მომდევნო ორი თვე მოწყობილობის შემოწმებაზე წავა. იმედია, ტელესკოპის მიერ მიღებული მონაცემების შესახებ ასტრონეტზე კიდევ ბევრი რამ დაიწერება.

 

Leave a Reply

თქვენი ელფოსტის მისამართი გამოქვეყნებული არ იყო. აუცილებელი ველები მონიშნულია *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.