Euclid (Weltraumteleskop)
| Euclid (Weltraumteleskop) | ||||||||||||||||
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 (c) ESA. Acknowledgement: Work performed by ATG under contract for ESA., CC BY-SA IGO 3.0 Euclid-Weltraumteleskop | ||||||||||||||||
| NSSDC ID | 2023-092A | |||||||||||||||
| Missionsziel | genaue Vermessung der Expansion des Universums | |||||||||||||||
| Betreiber |  ESA | |||||||||||||||
| Hersteller | EADS Astrium und Thales Alenia Space | |||||||||||||||
| Trägerrakete | Falcon 9 Block 5 | |||||||||||||||
| Startmasse | 2160 kg | |||||||||||||||
| Instrumente | ||||||||||||||||
Visual Imager Instrument (VIS), Near Infrared Spectrometer and Photometer Instrument (NISP) | ||||||||||||||||
| Verlauf der Mission | ||||||||||||||||
| Startdatum | 1. Juli 2023, 15:12 UTC[1] | |||||||||||||||
| Startrampe | SLC-40, Cape Canaveral SFS | |||||||||||||||
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Euclid – benannt nach dem antiken Mathematiker Euklid von Alexandria – ist ein Weltraumteleskop der ESA zur genauen Vermessung der Expansion des Universums, das im Rahmen des Programms Cosmic Vision 2015–2025 entwickelt wurde. Dazu messen zwei Instrumente sichtbares Licht und Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich von 550 bis 2000 nm. Die gewonnenen Daten sollen Erkenntnisse zur vermuteten Dunklen Energie und Dunklen Materie liefern.[2]
Das Weltraumteleskop wurde am 1. Juli 2023 von dem Raumfahrtdienstleister SpaceX mit einer Falcon-9-Rakete gestartet[3] und erreichte am 28. Juli 2023 seinen Zielort, den zweiten Lagrange-Punkt (kurz L2) im Erde-Sonne-System.[4] Die ersten Bilder des Teleskops wurden am 31. Juli 2023 veröffentlicht.[5] Es soll mindestens sechs Jahre lang den Weltraum erkunden und mehr als ein Drittel des gesamten Himmels durchmustern.[6][7]
Missionsziele
Die Mission untersucht den Zusammenhang zwischen Rotverschiebung und der Entwicklung der kosmischen Strukturen, beispielsweise von Galaxien und Galaxienhaufen. Erfasst werden die Formen von Galaxien und Galaxienhaufen bis zu einer Rotverschiebung von ungefähr 2. Damit reicht der Blick ungefähr 10 Milliarden Jahre zurück und deckt damit den Zeitraum ab, in dem sich die Entwicklung des Universums vor allem durch den Einfluss von Dunkler Materie erklären lässt. Aus den Daten soll die bisher größte und genaueste 3D-Karte des Universums entstehen, mit Milliarden Sternen und Galaxien und einem sehr großen Vorrat an Daten, die von der Forschung über viele Jahre hin ausgewertet werden.
Euclid soll helfen, die folgenden Fragen zu beantworten:
- Wie verteilt sich Dunkle Materie im Universum?
- Wie vollzog sich die Ausdehnung des Universums?
- Was sagt uns das über mögliche Eigenschaften Dunkler Energie?
- Lassen sich die Beobachtungen durch einen mit der Zeit sich ändernden Anteil an Dunkler Energie erklären?
- Wie formen sich die großräumigen Strukturen im Universum?
Für die Beantwortung dieser Fragen nutzt Euclid hauptsächlich zwei Mittel:
- Schwache Gravitationslinsen: Sie sind ein Mittel, um die Verteilung von Dunkler Materie erfassen zu können, indem die Verzerrungen von Galaxien durch ungleich verteilte Massen entlang der Sichtlinien untersucht werden.
- Baryonische Akustische Oszillationen: Dies sind Wellen, die in großen Galaxienhaufen erkannt werden können. Aus diesen Wellenmustern kann ein Maßstab für die Ausdehnung des Universums und für die mutmaßliche Beschleunigung durch Dunkle Energie abgeleitet werden.
Ablauf
Bauvergabe und Bau
Die Verträge mit den beteiligten Instituten, die die beiden wissenschaftlichen Instrumente bauen sollten, wurden am 20. Juni 2012 unterschrieben. Am 24. Januar 2013 wurde bekannt gegeben, dass die NASA Sensoren für das Infrarotinstrument von Euclid liefern wird.[8] US-Wissenschaftler sind damit an Euclid beteiligt.[9]
Der Bau des Raumflugkörpers wurde im Juni 2012 ausgeschrieben.[10] In Astriums Entwurf für Euclid bestehen die beiden ersten der drei Teleskopspiegel aus Siliciumcarbid. Im alternativen Entwurf von Thales Alenia Space sollten diese Teleskopspiegel aus Glaskeramik bestehen, die von einer Stützstruktur aus Siliciumnitrid stabilisiert wird.
Astrium in Toulouse gewann am 11. Juni 2013 den Auftrag für das Nutzlastmodul von Euclid mit Teleskopspiegeln aus Siliciumcarbid.[11][12] Thales Alenia Space (TAS) hingegen wurde am 27. Juni 2013 als Hauptauftragnehmer für Euclid ausgewählt. TAS baute demnach die Versorgungseinheit. In diese wurde dann das Nutzlastmodul von Astrium eingebaut.[13][14]
Im Juli 2020 waren die Arbeiten und Tests an den beiden Instrumenten abgeschlossen.[15]
Start
Das Weltraumteleskop sollte nach ursprünglicher Planung mit einer Sojus-Rakete vom europäischen Weltraumbahnhof in Kourou starten.[16] Aufgrund des Russischen Überfalls auf die Ukraine und der darauf folgenden Embargos wurden im März 2022 die geplanten Starts mit der Sojus-Rakete aufgekündigt.[17] Stattdessen startete Euclid mit einer Falcon-9-Rakete des privaten Raumfahrtdienstleisters SpaceX.[18][19] Dafür wurde das Teleskop von Cannes[20] nach Savona und von dort am 15. April 2023 per Schiff zum Kennedy Space Center in Florida transportiert.[21]
Die Falcon 9 startete am 1. Juli 2023 um 17:12 MESZ.[22] Der Start verlief gut. Am 2. Juli wurde eine kleine Korrektur der Flugbahn vorgenommen und die Geschwindigkeit um 2,14 m/s geändert.
Missionsverlauf
Euclids Orbit um die Erde
Euclids Orbit um die Sonne in einem mit der Erde rotierenden Bezugssystem
Euclids Orbit um die Sonne in einem mit der Erde rotierenden Bezugssystem, gesehen von der Sonne
Als Zielort für Euclid wurde wie bei einigen modernen Weltraumteleskopen eine Umlaufbahn um den Lagrange-Punkt L2 des Sonne-Erde-Systems gewählt, da die störende Strahlung von Sonne, Erde und Mond dort aus der gleichen Richtung auf das Teleskop trifft und somit bestmöglich abgeschirmt werden kann. Bei allen solar betriebenen Satelliten wie Euclid ist zudem erforderlich, dass der Orbit um L2 dauerhaft außerhalb des Erdschattens liegt.[23]
Während der Reise zu L2 wurde zunächst das Raumfahrzeug auf korrekte Funktion getestet, dann begann die Kommissionierungsphase. Vom 4. bis 8. Juli 2023 wurde der Hauptspiegel in Richtung Sonne gedreht. Hierdurch wurde der Spiegel erhitzt, und eventuell verbleibende Eisablagerungen auf dem Spiegel konnten so verdampfen. Die beiden Instrumente wurden für den Einsatz vorbereitet. Am 9. Juli wurde die Hochgewinnantenne ausgefahren, anschließend wurde vom 11. bis 12. Juli die Elektronik der Nutzlasten einschließlich der redundanten Systeme getestet.
Schließlich wurde das Feinausrichtungssystem getestet. Das erste Licht der Instrumente war zwischen dem 15. und 18. Juli 2023. Die ersten, noch unfokussierten Bilder zeigten, dass alle Instrumente voll funktionsfähig waren und die erwarteten Qualitäten aufweisen. Das VIS-Instrument zeigte jedoch bei einer bestimmten Ausrichtung zur Sonne ein unerwartetes Muster. Vermutet wurde zuerst, dass dieses vor allem durch Streulicht verursacht wird, das unter bestimmten Umständen auf den Feinausrichtungssensor fällt. Der Sensor konnte die Leitsterne nicht finden. Dann stellte sich heraus, dass bei hoher Sonnenaktivität, wie es zur Zeit der Kommissionierung der Fall war, Protonen aus dem Sonnenwind beim Einschlag auf dem Detektor des Feinausrichtungssystems als Sterne interpretiert werden. Außerdem verursachte Röntgenstrahlung von der Sonne weitere Störungen. Um diese Störungen zu verringern, wurde im September eine neue Software für eine veränderte Beobachtungsfolge installiert. Der Sensor ist dabei dauerhaft in eine Richtung weg vom Sonnenwind ausgerichtet.[24][25] Durch die geänderte Ausrichtung kann Euclid nicht den ursprünglichen Beobachtungsplan verfolgen, und der Betrieb ist weniger effizient als anfangs geplant. Die Missionsziele sollen aber weiterhin erreichbar sein.[26]
Die Instrumente wurden fokussiert und das Raumfahrzeug erreichte am 28. Juli 2023 die Umlaufbahn um L2. Die ersten Fotos wurden am 31. Juli veröffentlicht, erste hochaufgelöste Bilder am 7. November desselben Jahres. Am 14. Februar 2024 begann der reguläre Betrieb mit der Himmelsdurchmusterung.[26]
Die nominale Missionsdauer beträgt sechs Jahre, plus ca. sechs Monate für die Kommissionierung und Kalibrierung, eine Verlängerung um weitere fünf Jahre ist möglich.
Am 23. Mai 2024 veröffentlichte die ESA zum zweiten Mal von Euclid geschossene Fotos:[27]
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0Abell 2390
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0Abell 2764
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0Abell 2764 (Bildausschnitt)
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0Stern nahe Abell 2764 (Bildausschnitt)
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0Mehrere Galaxien im Schwertfisch
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0Messier 78 (Bildausschnitt)
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0Messier 78 (Bildausschnitt)
Wissenschaftliche Auswertung
Die Daten von Euclid werden vom internationalen Euclid-Konsortium ausgewertet. Gegen Ende 2023 waren ungefähr 2600 Teilnehmer am Euclid-Konsortium registriert, davon ca. 1000 Astrophysiker, Kosmologen, theoretische Physiker und Teilchenphysiker, die in rund 200 Instituten und Laboratorien arbeiten, mit dem Zweck der Auswertung der Missionsdaten und zur Überprüfung der Erkenntnisse mit erdgebundenen Teleskopen und in Laboratorien aller Art.[28] Die Prozesse sollen in ähnlicher Weise laufen wie DPAC, das Daten der Gaia-Mission auswertet. Euclid befasst sich jedoch mehr mit Galaxien und Gravitationslinsen als mit einzelnen Sternen. Die Sterne der Milchstraße insgesamt sind bei der Auswertung eher hinderlich und die beobachteten Himmelsbereiche umgehen die Regionen der Milchstraße mit hoher Sternendichte und die Regionen mit Zodiakallicht.
Die Zentrale des Konsortiums befindet sich am Institut d’Astrophysique de Paris. Mitarbeiter und Wissenschaftler können sich zudem über nationale Büros registrieren. Solche Büros gibt es in Österreich, Belgien, Kanada, Dänemark, Finnland, Frankreich, Deutschland, Italien, Japan, Niederlande, Norwegen, Portugal, Spanien, Rumänien, der Schweiz, dem Vereinigtes Königreich und den USA.
Citizen-Science-Projekt „Euclid Galaxy Zoo“
Am 1. August 2024 starteten ESA und das Euclid Consortium das Citizen-Science-Projekt „Euclid Galaxy Zoo“ auf der Zooniverse Plattform. Freiwillige können dort Bilder nach der Form der abgebildeten Galaxien klassifizieren. Mit den Ergebnissen wird auch ein KI-Algorithmus namens ZooBot trainiert, der später bei der Auswertung der täglich erwarteten rund 100 GB Daten helfen soll.[29][30]
Aufbau des Satelliten
Servicemodul
Das Servicemodul enthält alle nötigen Komponenten, die zum Betrieb des Raumfahrzeugs und der Nutzlast notwendig sind. Dazu zählen das Telemetrie- und Kommunikationssystem, die Energieversorgung, die Navigations- und Lagekontrolle, die Triebwerke, die Temperaturkontrolle, Bordcomputer, Speichermodule, Tanks für die Treibstoffe Hydrazin und Kaltgas etc. Auch die Elektronik der Instrumente ist im Servicemodul untergebracht.
Sonnenschild
Ein Sonnenschild aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff schützt das Teleskop vor Wärmeeinstrahlung. Sonnensensoren ermöglichen die Ausrichtung zur Sonne hin. Am äußeren Ende hat der Sonnenschild drei Blenden mit abnehmender Höhe, die eine Beugung des Sonnenlichts an der Kante in Richtung Öffnung des Teleskops minimieren. Auf der Innenseite des Schilds und zwischen Servicemodul und Nutzlastmodul sind mehrere Lagen von Kaptonfolie zur Wärmeisolierung angebracht. Im Bereich des VIS-Instruments gibt es eine zusätzliche Abschirmung gegen Weltraumstrahlung.
Stromversorgung
Der Sonnenschild ist mit Solarzellen bedeckt, die 1780 bis 2430 W an elektrischer Leistung generieren. Die Stromversorgungseinheit (Power Conditioning and Distribution Unit „Energieaufbereitungs- und Verteilungseinheit“, PCDU) sorgt für eine geregelte Bordspannung von 28 V. Alle Verbraucher zusammen benötigen maximal 1360 W; dabei sind eine Alterung der Bauteile gegen Ende der geplanten Nutzungsdauer, Leitungsverluste, eine Toleranz von 20 % und die maximale Bordspannung eingerechnet. Für die Startphase gab es eine Batterie, die bis zu 419 W abgeben konnte und eine Kapazität von 300 Wh hatte. Seit Abschluss der Startphase befindet sich das Raumfahrzeug permanent im Sonnenlicht und braucht die Batterie zum regulären Betrieb nicht mehr.
Bordcomputer
Der Bordcomputer (Command and Data Management Unit, CDMU) steuert das Raumfahrzeug und kontrolliert Lage und Flugbahn sowie die Datenverarbeitung. Der Computer basiert auf zwei für die Raumfahrt zugelassenen, redundanten LEON-FT-Mikroprozessoren mit einer Leistung von je 40 MIPS und 5 MFLOPS. Dieser Prozessortyp wurde ursprünglich von der ESA entworfen und kommt bei verschiedenen Anwendungen zum Einsatz. Die Computerbauteile zur Ein- und Ausgabe von Daten wurden hingegen speziell für Euclid entwickelt. Eine Speichereinheit kann die Wissenschaftsdaten von bis zu 72 Stunden aufnehmen, dazu die Telemetriedaten des Raumschiffs für 20 Tage. Für den internen Datenaustausch verwendet das System zwei Mil-Std-1553-Busse. Einer dient den Komponenten der Versorgungseinheit, der andere verbindet die Instrumente und die Speichereinheit. Die Instrumente liefern ihre großen Datenmengen mit hoher Geschwindigkeit direkt mit Space-Wire an die Speichereinheit.
Kommunikation
Die Telemetrie- und Steuerbefehle von Euclid werden hauptsächlich im X-Band übertragen, die gewonnenen Daten der Instrumente im Ka-Band. Das X-Band ist stabiler in der Datenübertragung und unempfindlicher gegen widrige Wetterverhältnisse an der Bodenstation, erreicht aber nicht die Datenrate des Ka-Bands. Die X-Band-Antenne wird außerdem zur Positionsbestimmung und zur Entfernungsmessung genutzt. Zur Absicherung der Notfallkommunikation im X-Band gibt es drei Niedergewinnantennen. Zwei davon mit halbkugelförmiger Richtcharakteristik sind an gegenüberliegenden Seiten angebracht und ermöglichen die Kommunikation aus jeder beliebigen Richtung. Dafür dient ein redundanter Transceiver mit einer Datenrate von 2 kbit/s. Die dritte Antenne ist zusammen mit der Hochgewinnantenne an einem schwenkbaren Arm befestigt und lässt sich zur Erde ausrichten; sie arbeitet mit einer Datenrate von 26 kbit/s. Im Notfall können auch Wissenschaftsdaten im X-Band übertragen werden. Im Uplink von der Bodenstation sind Datenraten von 4 kbit/s oder 16 kbit/s im X-Band möglich.
Die ausklappbare und bewegliche Hochgewinnantenne zur Übertragung der Forschungsdaten an die Bodenstation hat einen Durchmesser von 70 cm. Der Mechanismus ist in zwei Achsen ±55° im Azimut und zwischen −70° und +40° in der Höhe beweglich. Im normalen Betrieb soll Euclid vier Stunden am Tag im Ka-Band senden, mit einer Datenrate von durchschnittlich 55 Mbit/s.[31] Der Sender ist redundant vorhanden und kann zwischen einer Datenrate von 73,85 Mbit/s und einer reduzierten Datenrate von 36,92 Mbit/s wechseln, dies ermöglicht einen zusätzlichen Antennengewinn von 3 dB bei schlechtem Wetter. Der Sender hat direkten Zugriff auf die Daten der Speichereinheit.
Lagekontrolle und Navigation
Die Lagekontrolle muss zwei unterschiedliche Funktionen ermöglichen: zum einen eine sehr stabile Ausrichtung in einer Richtung, zum anderen zügige Schwenks von einem Beobachtungsfeld zum anderen mit einer hohen Präzision und möglichst wenig Korrekturmanövern. Die Lagekontrolle erlaubt Schwenks mit einer relativen Resttoleranz von 75 Millibogensekunden über einen Zeitraum von 700 s bei einer absoluten Ausrichtung von ±7,5 Bogensekunden. Eine Sensoreinheit mit vier CCD-Sensoren, die auf der Bildebene im VIS-Instrument montiert ist, wird für die Feinausrichtung benutzt. Die Feinausrichtung geschieht durch Kaltgastriebwerke mit einem Schub im Millinewton-Bereich. Drei Sternsensoren und ein Gyroskop helfen bei der Lagekontrolle. Die Sternsensoren sind auf dem Servicemodul montiert und unterliegen wärmebedingten Verformungen, die eine genaue Ausrichtung erschweren. Aus diesem Grund verfügt der Feinausrichtungssensor über einen eigenen Katalog von Referenzsternen, die es erlauben, dass die Sternsensoren und der Feinausrichtungssensor ihre Referenzrahmen gegenseitig kalibrieren können. Zur Stabilisierung sind ein Gyroskop und vier Reaktionsräder vorhanden, die den Satelliten schwenken können. Nach jedem Schwenk werden die Reaktionsräder gestoppt, sodass während der Aufnahmen keine Vibration durch die Räder auftritt. Vier Tanks enthalten Stickstoff für die Kaltgastriebwerke. Die betankte Menge von 70 kg ist nominal berechnet für eine Missionsdauer von sieben Jahren, einschließlich einem Jahr für die Kommissionierung, mit einem Sicherheitszuschlag von 100 %.
Für das Einschwenken in den Orbit und eine monatliche Stabilisierung der Bahn um den L2-Punkt sowie die Versetzung in einen Friedhofsorbit am Ende der Nutzung gibt es redundant zwei mal zehn Hydrazin-Triebwerke, die aus einem Tank mit 137,5 kg Hydrazin versorgt werden. Während diese Triebwerke in Betrieb sind, wird der Wissenschaftsbetrieb unterbrochen.
Nutzlast und Instrumente
Das Nutzlastmodul befindet sich permanent im Schatten des Sonnenschilds und ist durch eine Struktur aus drei Fiberglas-Zweibeinen vom Servicemodul getrennt, zusätzlich gibt es eine mehrlagige Schicht von Kaptonfolien zur Wärmeisolierung. Die Art der Montierung verhindert, dass Temperaturänderungen im Servicemodul mechanische Bewegung auf die Nutzlast übertragen und somit Verzerrungen verursachen können.
Das 1,2-m-Korsch-Teleskop mit drei Spiegeln und 24,5 m Brennweite und einem Sichtfeld von 1,25 x 0,727° ist ungefähr senkrecht zur Sonnenrichtung ausgerichtet. Die Ausrichtung der Teleskopachse darf maximal drei Grad in Richtung Sonne und zehn Grad von der Sonne weg von der Senkrechten abweichen. Die Spiegel und die Stützstrukturen bestehen aus Siliziumcarbid. Zur Rauschunterdrückung wird das Teleskop passiv und aktiv gekühlt. Der Primärspiegel M1 wird passiv gekühlt auf einer Temperatur von unter 130 K gehalten, mit einer Temperaturschwankung von weniger als 50 mK. Der Sekundärspiegel M2 ist in drei Freiheitsgraden ausrichtbar.[32][33] Das Wärmemanagement ist ähnlich zu dem des Gaia-Weltraumteleskops.
Ein dichroitischer Spiegel teilt das Licht in zwei Spektralbereiche auf für die beiden Instrumente NISP und VIS. Beide Instrumente verwenden rasterförmig quadratisch angeordnete CCD-Sensoren, die von e2v (jetzt Teledyne e2v) hergestellt wurden. Sie betrachten denselben Himmelsausschnitt und machen ihre Messungen gleichzeitig. Für die Auswertung können die Aufnahmen der verschiedenen Spektralbereiche von VIS und NISP übereinander gelegt werden. Für die große Menge an anfallenden Daten gibt es für beide Instrumente einen gemeinsamen Speicher mit 4 Tbit Kapazität.
Near Infrared Spectrometer and Photometer Instrument (NISP)
NISP arbeitet im nahen Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen 950 und 2020 nm. Das Instrument besitzt für diesen Spektralbereich mehrere Filterräder, kann Fotos oder Spektren aufnehmen und verwendet dafür 16 rechteckig angeordnete CCDs aus Quecksilber-Cadmium-Tellurid (HgCdTe) von je 2040 × 2040 Pixeln; das sind insgesamt ungefähr 64 Megapixel. Die Auflösung beträgt 0,3 Bogensekunden pro Pixel. Die einzelnen Pixel haben eine größere Fläche als die Pixel des VIS-Instruments, was einerseits eine geringere Auflösung, andererseits aber eine höhere Empfindlichkeit bewirkt. Die Magnitudengrenze (geringste noch erkennbare Helligkeit) liegt bei 25.[34] Das Sichtfeld ist 0,763° × 0,722° (46′ × 43′), das ist eine Fläche von 0,57 Quadratgrad.
Während das Instrument selbst bei einer Temperatur von unter 140 K arbeitet, werden die Sensoren selbst auf ungefähr 95 K abgekühlt. Die Elektronik dazu befindet sich im Servicemodul und wird warm bei ungefähr 290 K betrieben. Das NISP-Instrument hat eine elektrische Leistungsaufnahme von 180 W und produziert täglich 290 GBit an Daten.
Im Betrieb wechselt das Instrument regelmäßig zwischen zwei verschiedenen Modi: dem photometrischen Modus für Bilder mit Breitbandfiltern und dem spektroskopischen Modus für die Aufnahme von spaltlosen Spektren auf den Sensoren.
| Photometrische Bänder (nm) | |
|---|---|
| YE-Band | 950–1212 |
| JE-Band | 1168–1567 |
| HE-Band | 1522–2021 |
| Bänder der Gitterprismen, Dispersion (nm) | |
|---|---|
| „Rot“ 0° und 180° | 1254–1850 |
| „Blau“ 0° | 920–1300 |
Die drei photometrischen Breitbandfilter haben einen Durchmesser von 130 mm; damit sind sie die größten Nahinfrarotfilter, die bisher bei einer Weltraummission eingesetzt wurden.[35]
Die Gitterprismen des Spektrometers liefern Spektren in zwei Spektralbändern mit einer Auflösung von 400 für eine Auswahl von ungefähr 50 Millionen Galaxien, die für die Entfernungsbestimmung benötigt werden.[36] Diese Bänder sind Infrarotbänder, „Rot“ und „Blau“ sind demnach nicht rote und blaue Farben, wie sie das menschliche Auge sieht, sondern bezeichnen bei Euclid nur Aufnahmen mit größeren („röteren“) und kleineren („blaueren“) Wellenlängen. Die Gitterprismen streuen das Licht in drei verschiedene Richtungen.
Jedes Beobachtungsfeld wird für 565 s spektroskopisch aufgenommen, danach folgen drei Aufnahmen von jeweils 112 s in den drei photometrischen Bändern YE, JE, HE. Die Räder mit den Filtern und Gitterprismen werden zwischen den Aufnahmen weiterbewegt, damit das Instrument jeweils im richtigen Beobachtungsmodus ist. Um die Integrationszeit (Lichtsammelzeit) zu beenden und die Sensoren auszulesen, wird kein Verschluss benötigt. Das Filterrad hat aber eine Position „geschlossen“, die für die Sensorkalibrierung genutzt wird. Die Sensoren bleiben auch verschlossen, während das Teleskop geschwenkt wird, damit sich in der Zeit keine dauerhafte unerwünschte Ladung auf dem Sensor aufbauen kann. Zudem gibt es die Position „offen“, die keine Filter nutzt und das Licht von den Gitterprismen unbehindert durchlässt.
Visual Imager Instrument (VIS)
VIS arbeitet mit nur einem Breitbandfilter im sichtbaren Licht mit Wellenlängen zwischen 550 und 900 nm, das ist im Spektrum grünes Licht bis hin zum nahen Infrarot. Das Instrument benutzt 36 im 6-×-6-Raster angeordnete CCDs. Jeder dieser Sensoren hat 4096 × 4132 Pixel, das sind insgesamt ungefähr 609 Megapixel. Die Magnitudengrenze liegt bei 24.[37] Das Sichtfeld ist 0,57 Quadratgrad groß, was ungefähr der dreifachen Fläche des Vollmonds entspricht. Typischerweise wird ein Feld 4200 Sekunden lang aufgenommen, dabei gibt es vier Aufnahmen mit je 565 Sekunden Belichtungszeit und zwei kürzere Belichtungen von 100 Sekunden Dauer, dazu Aufnahmen für die Kalibrierung. Das Bildfeld der vier langen Aufnahmen ist jeweils etwas versetzt, damit auch Objekte, die zufällig auf die kleine Lücke zwischen den Sensoren oder auf defekte Pixel fallen, wenigstens auf drei der Aufnahmen sichtbar sind. Die Sättigungsgrenze liegt bei Magnitude 17,8 für die lange Belichtung und 16,0 für die kurze Belichtungszeit. Das Instrument verfügt über eine Kalibrierungseinheit und hat einen Verschlussmechanismus, der die Sensoren während des Ausleseprozesses abdeckt. Der Verschluss ist so konstruiert und ausbalanciert, dass die Auslösung keine Erschütterung bewirkt und keine Auswirkung auf die Ausrichtung des Teleskops hat. Täglich sollen circa 22 Beobachtungsfelder aufgenommen werden.[38]
Bodensegment
Die Missionskontrolle (Missions Operations Control, MOC) für Euclid liegt beim Europäischen Raumflugkontrollzentrum (ESOC) in Darmstadt. Von dort wird die Flugbahn und die Funktion des Raumfahrzeugs überwacht und das Antennennetz gesteuert.
Als primäre Bodenstation für den Empfang der Daten war von Beginn an Cebreros in Spanien vorgesehen. Die große Datenmenge – Euclid soll täglich bis zu 855 Gigabit übertragen[31] – machte einen weiteren Ausbau der Datenverarbeitung des ESTRACK-Antennennetzwerks notwendig. Die Station in Cebreros wurde bis 2017 für den Empfang im Ka-Band aufgerüstet. Die Netzverbindungen wurden in Cebreros und am Antennenstandort Malargüe von 10 Mb/s auf 147 Mb/s ausgebaut, außerdem wurde Malargüe von 2017 bis 2019 um Ka-Band-Empfang (26 GHz) erweitert.[39] In New Norcia in Australien wird eine vierte 35-Meter-Antenne für X- und Ka-Band gebaut, die 2025 in Betrieb gehen soll. Damit soll eine Datenübertragung im X- wie im Ka-Band zu jeder Uhrzeit möglich werden. Während der auf sechs Jahre ausgelegten Primärmission soll eine Datenmenge übertragen werden, die etwa einer Million DVDs entspricht.
Für den Download dieser großen Datenmengen wurde ein neues Verfahren entwickelt. Die Bodenstation bekommt bei jeder Datenübertragung eine riesige Menge von Daten, dieses jedoch mit einer zwar schnellen, aber fehlerbehafteten Funkverbindung und mit einer begrenzten Übertragungszeit während eines Durchgangs. Die bisherige Methode zur Sicherung einer kompletten Datenübertragung war, alle Daten direkt an ESOC weiterzuleiten, dort die Daten aufzubereiten und dann zu bestimmen, welche Daten nicht vollständig angekommen sind und noch einmal gesendet werden müssen. Dafür ist eine volle Rekonstruktion der Empfangsdaten, z. B. eines großen Bildes, notwendig. Diese würde insgesamt zu lange dauern und die Kommunikationsphase wäre bis dahin womöglich schon vorbei und die Datei belegt weiterhin den Speicher von Euclid. Stattdessen wird von Euclid jede Datei, egal in welchem Datenformat, in kleine verschlüsselte und komprimierte Datenpakete verpackt. Der Empfänger erfährt zu Beginn, welche Dateien für die Übertragung bereitstehen und wie viele Datenpakete zu jeder Datei gehören, hat aber keine Kenntnis, wie diese Daten entschlüsselt und dekomprimiert werden oder welches Datenformat sie haben. Ein Prozess im Hintergrund sammelt und überwacht die Daten. Wenn alle Datenpakete der Datei vollständig erhalten sind, schickt der Hintergrundprozess die gesamte Datei an ESOC weiter und meldet den vollständigen Erhalt an Hera. Falls noch Pakete fehlen, während schon die nächsten Dateien übertragen werden, oder wenn ein bestimmtes Zeitlimit überschritten ist, so fordert der Hintergrundprozess die noch fehlenden Datenpakete automatisch neu an, nicht die gesamte Datei. Wenn der Erhalt aller Pakete bestätigt ist, wird die Datei aus dem Speicher von Euclid gelöscht. Dieses Verfahren ähnelt dem File Transfer Protocol des Internets. Auf diese Weise wird die zwischen Euclid und der Bodenstation und die zwischen Bodenstation und ESOC übertragene Datenmenge minimiert und unnötige Doppelübertragung vermieden.
Die wissenschaftliche Missionskontrolle (Science Operation Control, SOC) befindet sich im Europäischen Weltraumastronomiezentrum (ESAC) in Villafranca del Castillo in Spanien und erarbeitet zusammen mit dem ESOC den Beobachtungsplan. Die Leitung und die Besetzung der wissenschaftlichen Missionkontrolle wird gemeinsam von der ESA und vom Euclid-Konsortium bestimmt. Zu ihren Aufgaben gehören die Auswertung der Daten der Nutzlast, der Betrieb der Instrumente, die Bestimmung der Missionsziele sowie die Speicherung und Archivierung der Daten.
Quellen
- Euclid definition study report (Red Book), Issue: 1.1 (PDF; 17 MB; englisch). In: sci.esa.int. ESA Science & Technology, 30. September 2011, abgerufen am 4. Juli 2023.
Weblinks
- Euclid Consortium: A space mission to map the Dark Universe (englisch)
- Euclid-Seiten bei ESA Science & Technology (englisch)
- Stephen Clark: Europe plans solar orbiter and dark energy probe in Spaceflight Now, 8. Oktober 2011 (englisch)
- Euclid: ESA-Satellit soll dunkles Universum erforschen. Astronews, 20. Juni 2012
- Vortrag von Frank Grupp unter anderem über Euclid
- Mit Milliarden leuchtenden Galaxien den dunklen Teil des Kosmos verstehen. Videomitschnitt eines Vortrags auf dem 37C3, 27. Dezember 2023, abgerufen am 28. Dezember 2023
Einzelnachweise
- ↑ Alejandro Alcantarilla Romera: SpaceX launches ESA’s Euclid Telescope to explore the dark universe. In: NASASpaceflight.com. 1. Juli 2023, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch).
- ↑ Euclid – Mission Summary. In: sci.esa.int. ESA Science & Technology, 1. September 2019, abgerufen am 4. Juli 2023. „Primary goal: To understand the nature of dark energy and dark matter by accurate measurement of the accelerated expansion of the Universe through different independent methods.“
- ↑ Katharina Menne: Euclid ist erfolgreich ins dunkle Universum gestartet. In: Spektrum.de. 1. Juli 2023, abgerufen am 4. Juli 2023.
- ↑ ESA’s Euclid mission. In: twitter.com. ESA, 28. Juli 2023, abgerufen am 5. August 2023.
- ↑ Tillman Althaus: Weltraumteleskop Euclid öffnet seine Augen. In: Spektrum.de. 1. August 2023, abgerufen am 5. August 2023.
- ↑ Auf der Suche nach Dunkler Energie: Das neue Weltraumteleskop Euclid. ( vom 3. März 2016 im Internet Archive). In: DLR.de. 20. Juni 2012, abgerufen am 4. Juli 2023.
- ↑ Euclid – Mission-Science. In: sci.esa.int. ESA Science & Technology, 25. Juni 2020, abgerufen am 4. Juli 2023.
- ↑ Michael Clormann: Euclid soll Licht ins Dunkel bringen. In: Raumfahrer.net. 25. Januar 2013, abgerufen am 4. Juli 2023.
- ↑ Stephen Clark: NASA signs on to European dark energy mission. In: Spaceflightnow.com. 25. Januar 2013, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch).
- ↑ Dark Universe mission blueprint complete. In: ESA.int. 20. Juni 2012, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch).
- ↑ Euclid to probe dark Universe with Astrium science module. In: ESA.int. 11. Juni 2013, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch).
- ↑ Airbus Defence and Space is awarded the Euclid Payload Module contract by ESA. ( vom 23. Dezember 2015 im Internet Archive). In: Space-AirbusDS.com. 11. Juni 2013, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch).
- ↑ Thomas Weyrauch: TAS Hauptauftragnehmer für ESA-Teleskop Euclid. In: Raumfahrer.net. 28. Juni 2013, abgerufen am 4. Juli 2023.
- ↑ Thales Alenia Space wins prime contract for Europe’s Euclid cosmology satellite. ( vom 4. November 2016 im Internet Archive). In: ThalesGroup.com. 27. Juni 2013, abgerufen am 4. Juli 2023 (englisch).
- ↑ Euclid – The Euclid space telescope is coming together. In: sci.esa.int. 9. Juli 2020, abgerufen am 4. Juli 2023.
- ↑ Euclid – Fact Sheet. In: sci.esa.int. ESA Science & Technology, 24. Januar 2023, abgerufen am 4. Juli 2023.
- ↑ Jason Rainbow, Brian Berger: Soyuz embargo strands satellites with limited launch options. In: SpaceNews.com. 10. März 2022, abgerufen am 4. Juli 2023.
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| Erfolgte Starts: | COS-B (1975) • GEOS 1 und 2 (1977, 1978) • OTS-1 und -2 (1977, 1978) • ISEE 2 (1977) • Meteosat (1977–1997) • IUE (1978) • Marecs A und B (1981, 1984) • Exosat (1983) • ECS (1983–1988) • Giotto (1985) • Olympus (1989) • Hipparcos (1989) • Hubble (1990) • Ulysses (1990–2009) • ERS 1 und 2 (1991, 1995) • EURECA (1992) • ISO (1995) • SOHO (1995) • EGNOS (1996–2014) • Huygens (1997) • XMM-Newton (1999) • Cluster (2000) • Artemis (2001) • Proba-1 (2001) • Envisat (2002) • MSG-1, -2, -3, -4 (2002, 2005, 2012, 2015) • Integral (2002) • Mars Express (2003) • Smart-1 (2003) • Double Star (2003) • Rosetta (2004) • CryoSat (2005) • SSETI Express (2005) • Venus Express (2005) • Galileo (2005–2024) • MetOp-A, -B und -C (2006, 2012, 2018) • Corot (2006) • GOCE (2009) • Herschel (2009) • Planck (2009) • Proba-2 (2009) • SMOS (2009) • CryoSat-2 (2010) • Hylas (2010) • Alphasat I-XL (2013) • Proba-V (2013) • Swarm (2013) • Gaia (2013) • Sentinel-1A/1B (2014, 2016) • Sentinel-2A/2B (2015, 2017) • LISA Pathfinder (2015) • Sentinel-3A/3B (2016, 2018) • ExoMars Trace Gas Orbiter (2016) • Schiaparelli (2016) • Sentinel-5P (2017) • ADM-Aeolus (2018) • BepiColombo (2018) • Cheops (2019) • Solar Orbiter (2020) • Phi-Sat-1 (2020) • Sentinel-6A (2020) • JWST (2021) • MTG-I1 (2022) • Juice (2023) • Euclid (2023) • Proba-V CC (2023) • Mantis und Intuition-1 (2023) • EarthCARE (2024) • AWS (2024) • Phi-Sat-2 (2024) • Sentinel-2C (2024) • Hera (2024) • Proba-3 (2024) • Sentinel-1C (2024) | |
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(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0
This image is released as part of the Early Release Observations from ESA’s Euclid space mission. All data from these initial observations are made public on 23 May 2024 – including a handful of unprecedented new views of the nearby Universe, this being one. This image is a higher resolution, close-up cutout from a larger frame of the Dorado Group, and shows two of the group’s constituent dwarf galaxies (visible to the upper left in the wider frame).
[Image description: An elongated bright cloudy ellipse, tilted at a 45-degree angle in front a black background dotted with small white stars and galaxies. Above the ellipse floats a smaller, cloudy ellipsoid.]
(c) ESA/ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, S. Brunier, CC BY-SA IGO 3.0
Euclid’s telescope and its optics are designed to deliver a large view of the sky in one shot. This is crucial for a mission whose primary goal is to map, at a high sensitivity, more than one-third of the celestial sphere within six years.
This figure shows an overlay of an image of the Moon on top of an image of the sky recorded simultaneously by the 36 detectors of Euclid’s VIS instrument. The VIS image was obtained in one single shot during the initial months of testing of the spacecraft. It illustrates that the area of the sky that Euclid can observe within one pointing of the telescope, is larger than that of the full Moon. The aperture angle of the Moon’s diameter is approximately 0.5 degrees. Euclid’s gaze captures in one single observation a square area of the sky of about 0.7 times 0.7 degrees.
To achieve this, VIS is equipped with 36 CCDs (Charge Coupled Devices, a type of camera sensor), arranged in a 6x6 grid; each sensor having more than 4000x4000 pixels. The NIPS instrument is fitted with a 4x4 grid of near-infrared sensors of more than 2000x2000 pixels each. While VIS measures the shapes of the galaxies, NISP measures their brightness (and how it changes over wavelengths), requiring a smaller number of detector arrays that have larger pixels.
Euclid is the only telescope that currently can observe such a large area of the sky in one single sitting with such sharpness, in visible and near-infrared light.
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0
This image is released as part of the Early Release Observations from ESA’s Euclid space mission. All data from these initial observations are made public on 23 May 2024 – including a handful of unprecedented new views of the nearby Universe, this being one.
Abell 2390 is a galaxy cluster, a giant conglomeration of many galaxies like the Milky Way. More than 50 000 galaxies are seen here, the distances to which can be measured thanks to these new observations. Such clusters contain huge amounts of mass (up to 10 trillion times that of the Sun), with much of this being in the form of dark matter – a form of matter that we can’t observe directly, but is purported to together with dark energy make up the bulk of the contents of the Universe. Galaxy clusters like Abell 2390 are large repositories of dark matter, making them ideal astrophysical laboratories for studying its properties. Once Euclid begins its main survey it will capture many thousands of galaxy clusters over around one-third of the sky, obtaining information we can use to make unprecedented constraints on the dark Universe.
Euclid’s new view of the cluster showcases one of the telescope’s key techniques for exploring this dark Universe: indirectly measuring the amount and distribution of dark matter in a galaxy cluster via gravitational lensing, a phenomenon where the light travelling to us from more distant galaxies is bent and distorted by this mysterious matter. Thanks to Euclid’s advanced instruments we can see an especially beautiful display of lensing in Abell 2390, with multiple giant curved arcs, some of which are actually multiple views of the same distant object.
Alongside understanding more about dark matter, scientists are using Euclid data to measure how the masses and number of galaxy clusters on the sky change over cosmic time, revealing more about the evolution of the Universe (and by extension more about dark energy, which is thought to influence this evolution). Euclid’s cutout view of Abell 2390 also shows the faint ‘intracluster light’ emitted by stars that have been ripped away from their parent galaxies into intergalactic space (the light has been enhanced in the cutout image to make it more clearly visible). Viewing this light is a specialty of Euclid, and these stellar orphans may allow us to ‘see’ where dark matter lies.
Euclid captures light ranging from the visible to the near-infrared using its VIS (visible) and NISP (near-infrared) cameras. These can operate simultaneously, imaging wide areas of the sky to create images hundreds of times larger than comparable ones from other space telescopes. This wide field-of-view lets us take pictures of extended objects like Abell 2390 in a single shot, rather than having to take many pictures and stitch them together.
Observing a galaxy cluster in both visible and infrared light allows us to see galaxies at a greater range of distances than using either visible or infrared alone – crucial if we want to observe both the galaxies in a relatively nearby cluster and the galaxies lying behind it (far further from us). Euclid can take these types of deep, wide, high-resolution images hundreds of times faster than other telescopes.
Abell 2390 lies 2.7 billion light-years away in the constellation of Pegasus.
Read more about the new data released as part of Euclid’s Early Release Observations, including the stunning set of five never-before-seen images: here
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[Technical details: The data in this image were taken in about three hours of observation. This colour image was obtained by combining VIS data and NISP photometry in Y and H bands; its size is 8200 x 8200 pixels. VIS and NISP enable observing astronomical sources in four different wavelength ranges. Aesthetics choices led to the selection of three out of these four bands to be cast onto the traditional Red-Green-Blue colour channels used to represent images on our digital screens (RGB). The blue, green, red channels capture the Universe seen by Euclid around the wavelength 0.7, 1.1, and 1.7 micron respectively. This gives Euclid a distinctive colour palette: hot stars have a white-blue hue, excited hydrogen gas appears in the blue channel, and regions rich in dust and molecular gas have a clear red hue. Distant redshifted background galaxies appear very red. In the image, the stars have six prominent spikes due to how light interacts with the optical system of the telescope in the process of diffraction. Another signature of Euclid special optics is the presence of a few, very faint and small round regions of a fuzzy blue colour. These are normal artefacts of complex optical systems, so-called ‘optical ghost’; easily identifiable during data analysis, they do not cause any problem for the science goals.]
[Image description: Thousands of stars and galaxies dot the image against a pitch-black background. Some bright stars show six diffraction spikes coming from a central light-halo. Other stars and galaxies are just tiny bright dots, like specks of paint distributed over the image. The brightest star sits in the upper left corner. In the centre of the image, the tiny bright dots are more abundant.]
Autor/Urheber: Phoenix7777, Lizenz: CC BY-SA 4.0
Animation of Euclid around Sun - Frame rotating with Earth - Top view
▇ Euclid · ▇ Earth · ▇ Sun-Earth L2
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0
One of the first galaxies that Euclid observed is nicknamed the ‘Hidden Galaxy’. This galaxy, also known as IC 342 or Caldwell 5, is difficult to observe because it lies behind the busy disc of our Milky Way, and so dust, gas and stars obscure our view.
Euclid could take this beautiful and sharp image thanks to its incredible sensitivity and superb optics. Most important here is that Euclid used its near-infrared instrument to peer through the dust and measure the light from the many cool and low-mass stars that dominate the galaxy's mass.
[Technical details: The data in this image were taken in just five hours of observation. This colour image was obtained by combining VIS data and NISP photometry in Y and H bands; its size is 8800 x 8800 pixels. VIS and NISP enable observing astronomical sources in four different wavelength ranges. Aesthetics choices led to the selection of three out of these four bands to be cast onto the traditional Red-Green-Blue colour channels used to represent images on our digital screens (RGB). The blue, green, red channels capture the Universe seen by Euclid around the wavelength 0.7, 1.1, and 1.7 micron respectively. This gives Euclid a distinctive colour palette: hot stars have a white-blue hue, excited hydrogen gas appears in the blue channel, and regions rich in dust and molecular gas have a clear red hue. Distant redshifted background galaxies appear very red. In the image, the stars have six prominent spikes due to how light interacts with the optical system of the telescope in the process of diffraction. Another signature of Euclid special optics is the presence of a few, very faint and small round regions of a fuzzy blue colour. These are normal artefacts of complex optical systems, so-called ‘optical ghost’; easily identifiable during data analysis, they do not cause any problem for the science goals. ]
[Image description: A big spiral galaxy is visible face-on in white/pink colours at the centre of this square astronomical image. The galaxy covers almost the entire image and appears whiter at its centre where more stars are located. Its spiral arms stretch out across the image and appear fainter at the edges. The entire image is speckled with stars ranging in colour from blue to white to yellow/red, across a black background of space. Blue stars are younger and red stars are older. A few of the stars are a bit larger than the rest, with six diffraction spikes.]
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0
This image is released as part of the Early Release Observations from ESA’s Euclid space mission. All data from these initial observations are made public on 23 May 2024 – including a handful of unprecedented new views of the nearby Universe, this being one.
This image is a smaller, close-up cutout from a larger frame featuring the galaxy cluster Abell 2764. It focuses on a bright star lying near to the cluster: V*BP-Phoenicis/HD 1973, a star within our galaxy and in the southern hemisphere that’s nearly bright enough to be seen by the human eye. Euclid’s design and observing capabilities mean that the space telescope can observe very faint objects lying very close to such bright stars without being blinded by the ambient starlight.
[Image description: Hundreds of stars and galaxies are spread over this image against a dark sky. One very big bright star sits in the left of the image. This star has six diffraction spikes coming from a central light-halo. The rest of the image has tiny dot-like stars, and some elliptical galaxies can be distinguished as bright haloes around even brighter dots.]
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0
This image is released as part of the Early Release Observations from ESA’s Euclid space mission. All data from these initial observations are made public on 23 May 2024 – including a handful of unprecedented new views of the nearby Universe, this being one.
This image is a smaller, close-up cutout from a larger frame featuring Messier 78, a vibrant nursery of star formation enveloped in a shroud of interstellar dust. Messier 78 lies out of the top of the frame. This image shows the densest part of the molecular cloud complex and a region with ongoing star formation.
[Image description: A dark orange filamentary structure seems to enclose stars. Centrally, three bright star-forming regions shine brightly through the orange veil in a traffic-light like formation. The background is dark stippled with stars and galaxies ranging from small bright dots to starry shapes.]
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0
This image is released as part of the Early Release Observations from ESA’s Euclid space mission. All data from these initial observations are made public on 23 May 2024 – including a handful of unprecedented new views of the nearby Universe, this being one.
This breathtaking image features Messier 78 (the central and brightest region), a vibrant nursery of star formation enveloped in a shroud of interstellar dust. This image is unprecedented – it is the first shot of this young star-forming region at this width and depth.
Euclid peered deep into this enshrouded nursery using its infrared camera, exposing hidden regions of star formation for the first time, mapping its complex filaments of gas and dust in unprecedented detail, and uncovering newly formed stars and planets. This is the first time we’ve been able to see these smaller, sub-stellar sized objects in Messier 78; the dark clouds of gas and dust usually hide them from view, but Euclid’s infrared ‘eyes’ can see through these obscuring clouds to explore within.
Euclid’s sensitive instruments can detect objects just a few times the mass of Jupiter, and its visible and infrared instruments – the VIS and NISP cameras – reveal over 300 000 new objects in this field of view alone. Scientists are using this data to study the amount and ratio of stars and sub-stellar objects here, which is key to understanding the dynamics of how star populations form and change over time. Sub-stellar objects like brown dwarfs and free-floating or ‘rogue’ planets are also one possible candidate for dark matter. While our current knowledge suggests that there aren’t enough of these objects to solve the mystery of dark matter in the Milky Way, it remains an open question, and one that Euclid will definitively answer by probing a significant fraction of our galaxy.
Also visible to the top of the frame is the bright nebula NGC 2071, and a third filament of star formation towards the bottom of the image (with a ‘traffic light’-like appearance). This lower region is a dark nebula producing lower-mass stars, all arranged along elongated filaments in space.
Messier 78 lies 1300 light-years away in the constellation of Orion.
Read more about the new data released as part of Euclid’s Early Release Observations, including a stunning set of five never-before-seen images: here
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[Technical details: The data in this image were taken in just about one hour of observation. This colour image was obtained by combining VIS data and NISP photometry in Y and H bands; its size is 8200 x 8200 pixels. VIS and NISP enable observing astronomical sources in four different wavelength ranges. Aesthetics choices led to the selection of three out of these four bands to be cast onto the traditional Red-Green-Blue colour channels used to represent images on our digital screens (RGB). The blue, green, red channels capture the Universe seen by Euclid around the wavelength 0.7, 1.1, and 1.7 micron respectively. This gives Euclid a distinctive colour palette: hot stars have a white-blue hue, excited hydrogen gas appears in the blue channel, and regions rich in dust and molecular gas have a clear red hue. Distant redshifted background galaxies appear very red. In the image, the stars have six prominent spikes due to how light interacts with the optical system of the telescope in the process of diffraction. Another signature of Euclid special optics is the presence of a few, very faint and small round regions of a fuzzy blue colour. These are normal artefacts of complex optical systems, so-called ‘optical ghost’; easily identifiable during data analysis, they do not cause any problem for the science goals.]
[Image description: A filamentary orange veil covers a bright region of star formation. The background is dark, stippled with stars and galaxies ranging from small bright dots to starry shapes. The foreground veil spans from upper left to the bottom right and resembles a seahorse. Bright stars light up the ‘eye’ and ‘chest’ regions of the seahorse with purple light. Within the tail, three bright spots sit in a traffic-light like formation.]
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0
This image is released as part of the Early Release Observations from ESA’s Euclid space mission. All data from these initial observations are made public on 23 May 2024 – including a handful of unprecedented new views of the nearby Universe, this being one.
This image is a higher resolution, close-up cutout from a larger frame featuring the galaxy cluster Abell 2764. All the galaxies seen here show signs of interacting, with their outer regions and halos of stars appearing quite disrupted. This indicates that some intense dynamic changes are taking place within Abell 2764.
[Image description: The image shows tens of galaxies against a background dotted with stars. The galaxies have different shapes. Some are very round and look like haloes of light around bright centres. Other galaxies look smaller or like elongated structures. There are also a couple of spiral galaxies and a handful of stars with diffraction spikes.]
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0
This image is released as part of the Early Release Observations from ESA’s Euclid space mission. All data from these initial observations are made public on 23 May 2024– including a handful of unprecedented new views of the nearby Universe, this being one.
Here, Euclid captures NGC 6744, one of the largest spiral galaxies beyond our local patch of space. It’s a typical example of the type of galaxy currently forming most of the stars in the nearby Universe, making it a wonderful archetype to study with Euclid.
Euclid’s large field-of-view covers the entire galaxy, revealing not only spiral structure on larger scales but also capturing exquisite detail on small spatial scales, and at a combination of wavelengths. This detail includes feather-like lanes of dust emerging as ‘spurs’ from the spiral arms, which Euclid is able to image with incredible clarity. Euclid’s observations will allow scientists to not only count individual stars within NGC 6744 but also trace the wider distribution of stars and dust in the galaxy, as well as mapping the dust associated with the gas that fuels new star formation. Forming stars is the main way by which galaxies grow and evolve, so these investigations are central to understanding galaxy evolution – and why our Universe looks the way it does today.
Euclid scientists are using this dataset to understand how dust and gas are linked to star formation; map how different stellar populations are distributed throughout galaxies and where stars are currently forming; and unravel the physics behind the structure of spiral galaxies, something that’s still not fully understood after decades of study. Spiral structure is important in galaxies, as spiral arms move and compress gas to foster star formation (most of which occurs along these arms). However, the exact role of spirals in coordinating ongoing star formation remains unclear. As the aforementioned ‘spurs’ along NGC 6744’s arms are only able to form in a strong enough spiral, these features therefore provide important clues as to why galaxies look and behave as they do.
The dataset will also allow scientists to identify clusters of old stars (globular clusters) and hunt for new dwarf galaxies around NGC 6744. In fact, Euclid has already found a new dwarf ‘satellite galaxy’ of NGC 6744 – a surprise given that this galaxy has been intensively studied in the past.
NGC 6744 lies 30 million light-years away in the constellation of Pavo.
Read more about the new data released as part of Euclid’s Early Release Observations, including a stunning set of five never-before-seen images: here
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[Technical details: The data in this image were taken in just about one hour of observation. This colour image was obtained by combining VIS data and NISP photometry in Y and H bands; its size is 8200 x 8200 pixels. VIS and NISP enable observing astronomical sources in four different wavelength ranges. Aesthetics choices led to the selection of three out of these four bands to be cast onto the traditional Red-Green-Blue colour channels used to represent images on our digital screens (RGB). The blue, green, red channels capture the Universe seen by Euclid around the wavelength 0.7, 1.1, and 1.7 micron respectively. This gives Euclid a distinctive colour palette: hot stars have a white-blue hue, excited hydrogen gas appears in the blue channel, and regions rich in dust and molecular gas have a clear red hue. Distant redshifted background galaxies appear very red. In the image, the stars have six prominent spikes due to how light interacts with the optical system of the telescope in the process of diffraction. Another signature of Euclid special optics is the presence of a few, very faint and small round regions of a fuzzy blue colour. These are normal artefacts of complex optical systems, so-called ‘optical ghost’; easily identifiable during data analysis, they do not cause any problem for the science goals.]
[Image description: A spiral galaxy against a dark background speckled with bright dots. The clockwise spiral has many arms, not fully distinguishable from one another, extending out from a bright central spot. There is a thin cloudy structure right above the galaxy, in the outskirts of its furthest reaching arm. In the bottom left of the image two bright dots are surrounded by a halo of light.]
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(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0
This cutout from Euclid's full view of the Perseus Cluster is at the high resolution of the VIS instrument. This is nine times better than the definition of NISP that was selected for the full view; this was done for the practical reason of limiting the format of the full image to a manageable size for downloading. The cutout fully showcases the power of Euclid in obtaining extremely sharp images over a large region of the sky in one single pointing. Although this image represents only a small part of the entire colour view, the same quality as shown here is available over the full field.
Technicians in Hangar AO on Cape Canaveral Air Force Station continue preflight checkout and testing of the Ulysses spacecraft. Ulysses is a NASA/European Space Agency project scheduled for launch on Space Shuttle Mission STS-41 this fall.
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0
This image is released as part of the Early Release Observations from ESA’s Euclid space mission. All data from these initial observations are made public on 23 May 2024 – including a handful of unprecedented new views of the nearby Universe, this being one.
This image is a higher resolution, close-up cutout from a wider frame featuring galaxy cluster Abell 2390. It shows the ‘intracluster light’ – light emitted by stars that have been torn away from their parent galaxies – in enhanced white-grey colouring. This hints at the distribution of dark matter in both the cluster and associated filament of the ‘cosmic web’.
[Image description: Thousands of stars and galaxies are spread over this image. One very big bright star lies on the left, and another on the centre bottom of the image. These stars and many smaller ones around them have six diffraction spikes coming from a central light-halo. In the central region, a white fog covers several stars and galaxies.]
(c) ESA. Acknowledgement: Work performed by ATG under contract for ESA., CC BY-SA IGO 3.0
An artist impression of ESA’s Euclid mission in space. The spacecraft carries a 1.2-metre telescope that collect the light from sources in the sky such as far-away galaxies. The light is directed onto Euclid’s two scientific instruments: the visible camera VIS that will provide very sharp images, and the near-infrared spectrometer and photometer NISP which will provide both images and spectroscopic data, over the largest infrared field of view from space.
ESA's Euclid mission is designed to explore the composition and evolution of the dark Universe. The space telescope will create the largest, most accurate 3D map of the Universe across space and time by observing billions of galaxies out to 10 billion light-years, across more than a third of the sky. Euclid will explore how the Universe has expanded and how and how large-scale structure is distributed across space and time, revealing more about the role of gravity and the nature of dark energy and dark matter.
Autor/Urheber: Phoenix7777, Lizenz: CC BY-SA 4.0
Animation of Euclid around Sun - Frame rotating with Earth - Viewed from Sun
▇ Euclid · ▇ Earth · ▇ Sun-Earth L2
Autor/Urheber: Phoenix7777, Lizenz: CC BY-SA 4.0
Animation of Euclid around Earth
▇ Euclid · ▇ Earth · ▇ Sun-Earth L2
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0
This image is released as part of the Early Release Observations from ESA’s Euclid space mission. All data from these initial observations are made public on 23 May 2024 – including a handful of unprecedented new views of the nearby Universe, this being one.
This new view shows the galaxy cluster Abell 2764 (top right), a very dense region of space containing hundreds of galaxies orbiting within a halo of dark matter.
Euclid captures a range of objects in this patch of sky, including many background galaxies, more distant galaxy clusters, interacting galaxies that have thrown off streams and shells of stars, and a pretty edge-on spiral that allows us to see the ‘thinness’ of its disk.
This complete view of Abell 2764 and surroundings – obtained thanks to Euclid’s impressively wide field-of-view – allows scientists to ascertain the radius of the cluster and study its outskirts with faraway galaxies still in frame. Euclid's observations of Abell 2764, as with Abell 2390 (another target depicted in the images released today from the space telescope), are also allowing scientists to witness some of the most distant galaxies that lived in a mysterious period known as the cosmic dark ages. Euclid enables us to see these galaxies back when the Universe was only 700 million years old, just 5% of its current age. Viewing their light is a specialty of Euclid, and allows us to witness how the first galaxies formed.
Also seen here is a bright foreground star that lies within our own galaxy (lower left: V*BP-Phoenicis/HD 1973, a star within our galaxy and in the southern hemisphere that’s nearly bright enough to be seen by the human eye). When we look at a star through a telescope, its light is scattered outwards into the typical spiked shape due to the telescope’s optics. Euclid was designed to make this scatter as small as possible. As a result, we can measure the star very accurately, and capture galaxies that lie nearby without being blinded by the star’s brightness.
Abell 2764 lies around 1 billion light-years away in the direction of the Phoenix constellation.
Read more about the new data released as part of Euclid’s Early Release Observations, including a stunning set of five never-before-seen images: here
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[Technical details: The data in this image were taken in about three hours of observation. This colour image was obtained by combining VIS data and NISP photometry in Y and H bands; its size is 8200 x 8200 pixels. VIS and NISP enable observing astronomical sources in four different wavelength ranges. Aesthetics choices led to the selection of three out of these four bands to be cast onto the traditional Red-Green-Blue colour channels used to represent images on our digital screens (RGB). The blue, green, red channels capture the Universe seen by Euclid around the wavelength 0.7, 1.1, and 1.7 micron respectively. This gives Euclid a distinctive colour palette: hot stars have a white-blue hue, excited hydrogen gas appears in the blue channel, and regions rich in dust and molecular gas have a clear red hue. Distant redshifted background galaxies appear very red. In the image, the stars have six prominent spikes due to how light interacts with the optical system of the telescope in the process of diffraction. Another signature of Euclid special optics is the presence of a few, very faint and small round regions of a fuzzy blue colour. These are normal artefacts of complex optical systems, so-called ‘optical ghost’; easily identifiable during data analysis, they do not cause any problem for the science goals. ]
[Image description: A starry sky against a dark background. One star is big and bright and sits in the bottom of the image. In the upper right corner galaxies clump together. They look like small bright spheres and ellipsoids. Throughout the image, tiny bright dots and a handful of glowing spheres are distributed evenly.]
(c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA IGO 3.0
This image is released as part of the Early Release Observations from ESA’s Euclid space mission. All data from these initial observations are made public on 23 May 2024– including a handful of unprecedented new views of the nearby Universe, this being one.
This image is a higher resolution, close-up cutout from a larger frame featuring Messier 78, a vibrant nursery of star formation enveloped in a shroud of interstellar dust, and its surroundings. This image illustrates how newly forming stars create a 'cavity' in the surrounding molecular cloud by generating winds of charged particles. The colours relate to ionised atomic hydrogen (the main component of the cloud; blue) and the absorption and scattering of light by dust grains (red).
[Image description: The image shows hundreds of stars, some brighter than others. The stars seem to light up their cloud-like surroundings in purple. A darker structure spans the image in an arch from upper left to bottom right. The bottom of this arch runs into dense clouds forming the darkest part of the image.]