Een kraamkamer van sterren, spiralen en samensmeltingen: ruimtetelescoop Euclid verbluft met nieuwe foto's

De Europese ruimtetelescoop Euclid werd op 1 juli gelanceerd met een ambitieuze missie: de grootste en meest nauwkeurige 3D-kaart van het heelal ooit maken. Euclid zal meer dan een derde van de hemel afspeuren en de vorm, posities en afstanden van miljarden sterrenstelsels in kaart brengen. Sommige van die sterrenstelsels bevinden zich op 10 miljard lichtjaar van ons.

Aan de hand van die kaart hopen wetenschappers meer te leren over waarom het heelal sinds de oerknal 13,8 miljard jaar geleden maar blijft uitdijen, in een steeds sneller tempo. En dat moet dan weer iets meer vertellen over twee van de grootste mysteries in het heelal: donkere materie en donkere energie.

Euclid moest een hele reis afleggen naar zijn uiteindelijke baan om de zon, op zowat 1,5 miljoen kilometer van de aarde. In november kon de Europese ruimtevaartorganisatie ESA de allereerste echte foto's van Euclid tonen. Die 5 foto's toonden miljoenen verre sterren in hoge resolutie, volgens de ESA de scherpste foto's ooit van zo'n groot en verafgelegen deel van het universum.

Gisteren toonde de ESA voor het eerst sinds november nieuwe foto's van Euclid, als deel van de zogenoemde 'early release observations' , te vertalen als 'vroege waarnemingen'. Dat zijn niet alleen foto's, maar ook de eerste wetenschappelijke gegevens van de missie.

Die eerste wetenschappelijke waarnemingen waren gefocust op 17 astronomische objecten, van nabije gas- en stofwolken tot verre clusters van sterrenstelsels. Dat leverde 17 beelden op die Euclid in een observatietijd van 24 uur kon maken. Nu al kunnen we een blik werpen op 5 van die beelden, de andere zijn nog niet volledig geanalyseerd.

We zien Messier 78, een zogenoemde kraamkamer voor sterren. Daarnaast zijn er Abell 2390 en Abell 2764. Dit zijn clusters van sterrenstelsels met donkere materie in. Een andere foto toont details over de samensmelting van sterrenstelsels. Tot slot is er ook nog een foto van het enorme spiraalsterrenstelsel NGC 6744.

Messier 78 is wat astronomen een kraamkamer voor sterren noemen, een gebied waar sterren ontstaan. Het ligt op 1.300 lichtjaar van de aarde, in het sterrenbeeld Orion. Euclid kon er met zijn infraroodcamera zeer diep in doordringen. Zo kon de telescoop de complexe, langgerekte structuren van gas en stof zeer gedetailleerd in kaart brengen.

Euclid slaagde er ook in om nog onbekende objecten in kaart te brengen. In deze ene foto ontdekten wetenschappers meer dan 300.000 nooit eerder geziene objecten. Nieuwe sterren, maar ook 'weesplaneten' die alleen door de ruimte zweven en niet rond een ster draaien. Tot voor Euclid was men niet in staat die planeten in dat gebied te detecteren.

Abell 2390 is een cluster van sterrenstelsels, een gigantische verzameling van sterrenstelsels zoals de Melkweg, waar de aarde toe behoort. Het ligt op 2,7 miljard lichtjaar van ons, in het sterrenbeeld Pegasus. Clusters als deze hebben een enorme massa, een groot deel daarvan in de vorm van donkere materie. En dat is een gedroomd onderzoeksobject voor astronomen.

Euclid kan deze donkere materie onrechtstreeks bestuderen door te kijken naar zogenoemde zwaartekrachtlenzen. Dat is een fenomeen waarbij licht dat uit verre sterrenstelsels naar ons reist via zo'n cluster, afgebogen en vervormd wordt door de donkere materie. De telescoop brengt dit fenomeen erg verfijnd in beeld. Wetenschappers zien meerdere gigantische bogen, waarvan sommige eigenlijk meerdere weergaven van hetzelfde verre object zijn.

Nog zo'n cluster van sterrenstelsels is Abell 2764, op ongeveer 1 miljard lichtjaar van de aarde, in de richting van het sterrenbeeld Phoenix. Hier zien we honderden sterrenstelsels die in een halo van donkere materie ronddraaien. Abell 2764 is rechts bovenaan waar te nemen. Daarnaast zien we achtergrondstelsels, verder weg gelegen clusters van sterrenstelsels en op elkaar inwerkende sterrenstelsels die stromen van sterren afwerpen.

Door het zeer brede gezichtsveld van Euclid kunnen wetenschappers de buitenrand van Abell 2764 waarnemen, met de verre sterrenstelsels nog steeds in beeld. Ze kunnen ze zeer oude sterrenstelsels van in de kosmische middeleeuwen bestuderen.

Op de voorgrond is een heldere ster te zien die in ons eigen sterrenstelsel ligt, V*BP-Phoenicis/HD 1973. Op het zuidelijk halfrond is deze ster bijna helder genoeg om met het blote oog gezien te worden.

Op dit beeld legt Euclid vast hoe sterrenstelsels evolueren en uiteindelijk zullen samensmelten. Hier zien we de Dorado-sterrenstelselgroep, op 62 miljoen lichtjaar van de aarde, in het sterrenbeeld Dorado. Euclid kan zowel zeer heldere als zeer zwakke sterrenstelsels waarnemen.

De verschillende sterrenstelsels zitten nog steeds in hun proces van samensmelten. Die interactie levert onder meer gedetailleerde 'getijdenstaarten' op. Dat zijn slierten van sterren die 'ontsnapt' zijn uit de samensmeltende stelsels.

Dit is NGC 6744, een van de grootste spiraalsterrenstelsels buiten onze eigen Melkweg. Het ligt op zo'n 30 miljoen lichtjaar in het sterrenbeeld Pavo. Astronomen beschouwen het als een van de sterrenstelsels die het meest op onze Melkweg lijken. Alweer interessant om te bestuderen dus.

Euclid kan NGC 6744 dankzij zijn brede gezichtsveld volledig in beeld brengen. Niet alleen de spiraalstructuur op grotere schaal, maar ook de zeer heldere kleine details. We zien bijvoorbeeld stofbanen die als 'sporen' uit de spiraal tevoorschijn komen.

Wetenschappers willen hiermee onderzoeken hoe stof en gas gekoppeld zijn aan de vorming van sterren, maar ook leren begrijpen hoe spiraalsterrenstelsels ontstaan. Dat is na tientallen jaren onderzoek nog altijd niet helemaal duidelijk.

In deze eerste wetenschappelijke beelden kon Euclid meer dan 11 miljoen objecten in zichtbaar licht vastleggen. Daar komen nog eens 5 miljoen objecten bij die alleen met infraroodlicht vastgelegd kunnen worden. Infraroodlicht is voor het menselijke oog niet waarneembaar.

"Dit is een belangrijke mijlpaal", zegt Valeria Pettorino, projectwetenschapper voor Euclid bij ESA. "De beelden en de bijhorende wetenschappelijke data zijn indrukwekkend en divers. We zien een verscheidenheid aan data die slechts 24 uur aan observaties omvatten. Dit is slechts een hint van wat Euclid kan doen. We kijken uit naar nog 6 jaar aan data!"

Waarin schuilt de sterkte van Euclid? "De telescoop kan grote gebieden van de hemel in veel detail en grote diepte vastleggen", legt Pettorino uit. "Hij kan een zeer brede waaier aan diverse objecten in één enkel beeld vatten, van zwak tot helder, van ver tot dichtbij, van de meeste massieve tot de kleinste. We krijgen zowel een gedetailleerd als een breed beeld, in één oogopslag."

Die veelzijdigheid van Euclid heeft nu al heel wat nieuwe onderzoeksresultaten opgeleverd. "Gecombineerd met de gegevens die Euclid ons de komende jaren zal bezorgen, zal dat onze kennis van het heelal sterk veranderen. Deze telescoop wil de grootste vragen in de ruimtewetenschap aanpakken. Deze vroege observaties laten duidelijk zien dat Euclid meer dan klaar is voor deze taak."