Euclid

De op 1 juli 2023 gelanceerde Europese ruimtetelescoop Euclid is een optische/nabij-infrarood telescoop. Euclid gaat de vorm en de verdeling van twee miljard sterrenstelsels in kaart brengen en precieze afstanden bepalen van 35 miljoen verre sterrenstelsels. De sterrenkundigen willen daarmee afleiden wat donkere materie en donkere energie is en of de relativiteitstheorie ook op afstanden van miljarden lichtjaren blijft gelden. Nederland is ook betrokken bij de immense hoeveelheid data die de telescoop gaat genereren. 

Hieronder volgt een overzicht van wat Euclid gaat doen, een beknopte lijst van Nederlandse onderzoekers die met Euclid werken en links naar foto's, video en ander communicatiemateriaal. Het overzicht wordt aangevuld met nieuwe gegevens.

Artistieke weergave van Euclid. De satelliet is wit en goudkleurig en heeft drie hoofdelementen: een plat zonneschild, een grote cilinder waar het licht binnenkomt en een 'doosvormige' bodem met daarin de instrumenten. De achtergrond is een realistische weergave van een zogeheten 'deep field' met sterrenstelsels. De onderste helft is een artistieke weergave van het kosmische web, het skelet van de kosmos dat vooral uit donkere materie bestaat en gelardeerd is met gas. (c) ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA. Achtergrondsterrenstelsels: NASA, ESA, & S. Beckwith (STScI) en het HUDF-Team, CC BY-SA 3.0 IGO [hoge resolutie]

Normale materie, donkere materie, donkere energie

Euclid is onder andere bedoeld om helderheid te krijgen over donkere materie en donkere energie. Natuurkundigen hebben berekend dat het heelal voor ongeveer 5% bestaat uit normale materie. Dat zijn alle sterren, planeten en gaswolken bij elkaar. Die normale materie is echter bij lange na niet genoeg om bijvoorbeeld te verklaren waardoor een spiraalstelsel zichzelf niet uit elkaar slingert. Om dat probleem op te lossen, gaan wetenschappers ervan uit dat het heelal 25% donkere materie bevat. Dan is er ook nog ongeveer 70% donkere energie. Die energie zou mede verantwoordelijk zijn voor het versneld uitdijen van het heelal. Tot nu toe krijgen onderzoekers weinig grip op donkere materie en donkere energie. Euclid moet daarbij gaan helpen.

Nederland: dataverwerking

Nederland is betrokken bij de dataverwerking van de nabij-infraroodcamera. Samen met Italiaanse collega’s zullen Leidse astronomen de camera kalibreren zodat deze optimaal benut kan worden voor een breed scala van wetenschappelijke projecten. Verder coördineren Leidse wetenschappers een deel van het kosmologische onderzoek.

Daarnaast speelt Nederland een hoofdrol bij het opzetten van het Euclid Mission Archive. Dat is een kennisbank en dataverwerkingssysteem in één. Er komt een archief in Groningen en een in Madrid. Bij het archief komen alle gegevens binnen van de Euclid-satelliet en van telescopen die vanaf de aarde zoeken naar donkere materie en donkere energie.

De Nederlandse partijen die betrokken zijn bij Euclid zijn de Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA), Rijksuniversiteit Groningen, Universiteit Leiden en SRON.

Wie is wie?

Tientallen Nederlandse onderzoekers kunnen haast niet wachten totdat Euclid gelanceerd is. Sommigen zijn al vanaf het begin betrokken toen Euclid nog op de tekentafel lag. Anderen zijn later aangesloten. Een greep uit de onderzoekers die reikhalzend uitkijken naar Euclid.

Hoe het heelal begon en hoe het eindigt
"Ik deed mijn bachelor natuurkunde in Spanje, met een jaar als Erasmusstudent aan de Universiteit Utrecht. In 2016 kwam ik naar Nederland terug voor een masters in natuurkunde en kosmologie in Leiden. In 2022 promoveerde ik, ook in Leiden. Nu werk ik bij ESA in Noordwijk als Research Fellow. Ik ontwikkel onder andere de CLOE-software voor Euclid. Dat staat voor Cosmology Likelihood for Observables in Euclid. We gebruiken die software om Euclid-data te analyseren. We vergelijken de Euclid-gegevens met de parameters van donkere materie en donkere energie en hopen zo die parameters nauwkeuriger te maken. Ook kunnen we er varianten en alternatieven van het standaard kosmologische model mee testen. In mijn eigen onderzoek wil ik weten hoe het heelal begon, hoe het evolueerde en hoe het eindigt. Daarvoor doe ik veel statistische analyses. Ook ben ik geïnteresseerd in de correlatie van zwaartekrachtsgolven met de grote structuren in het heelal." Guadalupe Cañas-Herrera (ESA) - Research Fellow bij ESA, software-ontwikkelaar en kosmoloog bij Euclid [foto door Bram Belloni]

De combinatie van zichtbaar, infrarood en radio
"Wat ik vooral mooi vind, is dat we met Euclid de hemel in het infrarood en zichtbaar licht gaan afspeuren. Met de grote Nederlandse radiotelescoop LOFAR zijn we de hele radiohemel in kaart aan het brengen. De combinatie van Euclid met LOFAR wordt voor sterrenkundigen superkrachtig. Ik kan dan ook niet wachten op de eerste datarelease. Dan krijgen we zoveel meer gegevens dan we nu hebben. Dat is bijvoorbeeld handig voor het onderzoek aan quasars. Deze sterrenstelsels hebben een zeer zwaar zwart gat in hun centrum. Ze zenden zo veel energie uit dat ze de vorming van sterren beïnvloeden. We gaan ook speuren naar de eerste quasars. Die ontstonden verrassend snel na de oerknal. Hoe ze gevormd zijn, is nu nog een raadsel. Daar gaan we dankzij Euclid zeker meer grip op krijgen." Huub Röttgering (Universiteit Leiden) - Lid Euclid Consortium Board

Aardse data
"Ik ben coördinator van de data die door de aardse telescopen wordt geleverd. Euclid is namelijk niet alleen maar een ruimtemissie. De data van Euclid worden aangevuld met een grote hoeveelheid gegevens van aardse telescopen. De Euclid-missie is gebaseerd op zwaartekrachtslenzen, een fenomeen dat ik de afgelopen tien jaar bestudeerd heb als projectleider van KiDS, de Kilo-Degree Survey die gegevens gebruikt van de VLT Survey Telescope in Chili. We lieten onder andere zien dat het heelal homogener is dan gedacht. In mijn onderzoek bestudeer ik de donkere materie in het heelal. Daarom zit ik vanaf het begin in het Euclid-consortium. Euclid wordt het ultieme experiment. Dit gaat de mooiste beelden opleveren op de meest gigantische schaal die we ooit gehad hebben en in de komende twintig jaar gaan hebben." Koen Kuijken (Universiteit Leiden) - Coördinator van de aardse data

Zwakke zwaartekrachtslenzen
"Als kosmologiecoördinator ben ik onder andere verantwoordelijk voor het vertalen van de wetenschappelijke doelen naar de praktische vereisten voor de missie. Ook leid ik het onderzoek naar donkere materie en donkere energie met gebruik van zogenaamde zwakke zwaartekrachtslenzen in goede banen. Klompen materie, zoals de donkere materie rond sterrenstelsels, vervormen de ruimte waardoor het licht van verre sterrenstelsels wordt afgebogen. Het resultaat is een soort kosmische lachspiegel, waarbij de mate van vervorming ons iets vertelt over de verdeling van donkere materie. Dankzij Euclid kunnen deze metingen nauwkeuriger en over een groter deel van de hemel worden gedaan. Door afstandsinformatie toe te voegen, krijgen we bovendien meer inzicht in donkere energie." Henk Hoekstra (Universiteit Leiden), Kosmologiecoördinator bij Euclid

Vanaf het begin betrokken
"Ik ben de nationale projectmanager voor de Nederlandse bijdrage aan de satelliet, die hoofdzakelijk bestaat uit de dataverwerking. In 2008 was ik al betrokken bij de haalbaarheidsstudies. Nu werk ik mee aan het verwerken van de enorme hoeveelheden gegevens die de satelliet gaat opleveren. We hebben al ervaring opgedaan met eerdere surveys zoals KiDS en OmegaCAM. Euclid is nog een maatje groter. Het wordt de grootste civiele dataverzamelsatelliet tot nu toe. Voor de dataverwerking is evenveel geld uitgetrokken als voor de instrumentatie aan boord van de satelliet." Edwin Valentijn (RUG) - Projectmanager Nederlandse bijdrage [foto door Teade Jagersma]

Vissen in een oceaan van data
"Ik help mee met de gegevensverwerking. De gegevens van Euclid passen niet in een Excel-tabel. Daar is de data te complex voor. We maken daarom een speciale grote database. Een deel van die database bevat gegevens van Euclid vanuit de ruimte. Het gaat dan vooral om de vorm van sterrenstelsels. Het andere deel van de gegevens, zoals de kleur van sterrenstelsels, komt van telescopen die op de grond staan. Naast de verwerking van gegevens, doe ik ook onderzoek. Ik ontwikkel slimme technieken zoals kunstmatige intelligentie, om bijzondere objecten te vinden in de enorme hoeveelheid sterrenkundige gegevens. Met Euclid gaan we bijvoorbeeld quasars, sterke zwaartekrachtslenzen, planetoïden en kometen zien. Ik wil die technieken ook in gaan zetten om de bewoonbaarheid van het heelal op kosmologische schaal in kaart te brengen. Voorheen kon je mijn onderzoek wel wat vergelijken met het zoeken naar een exotische, zeldzame vis in één zee. Maar dankzij de Euclid-missie wordt het eigenlijk zoeken naar meer exotische vissen in een oceaan." Gijs Verdoes Kleijn (RUG) - Werkt voor Euclid aan ground-based imaging surveys [foto door IJsbrand Verdoes Kleijn]
 

 

 

Euclid in een notendop. (c) ESA [hoge resolutie]

Bronnen: Euclid op de ESA-website (Engels), ESA-launchkit (met links naar beeld en factsheets), Eculid-infographics, Euclid-afbeeldingen, Euclid-video's.