В честь кого назван космический телескоп Евклида?

Ученые собираются получить новый инструмент, чтобы раскрыть некоторые из самых неуловимых тайн нашей вселенной. Миссия Euclid Европейского космического агентства, запуск которой запланирован на 1 июля, предназначена для изучения так называемой «темной вселенной». Именно так ученые называют более загадочные компоненты космоса, а именно темную материю и темную энергию.

Для этого эта передовая миссия будет использовать некоторые принципы геометрии, заложенные ее древнегреческим тезкой, математиком Евклидом Александрийским. Но кем именно был Евклид и почему он до сих пор так важен?

Космический корабль Euclid содержит телескоп шириной 3,9 фута (1,2 метра) — вдвое меньше космического телескопа Хаббла — который может видеть Вселенную в видимом и ближнем инфракрасном свете.

В отличие от Хаббла и космического телескопа Джеймса Уэбба, которые спроектированы с узким полем зрения для работы крупным планом с высоким разрешением, Евклид использует широкоугольный подход, который может охватывать тысячи далеких галактик одновременно.

Его поле зрения составляет 0,57 квадратных градуса, что чуть меньше чем в два раза превышает диаметр полной Луны. Для телескопа это огромное пространство неба, которое можно увидеть одним снимком, и это позволит двум инструментам Евклида — его видимому формирователю изображения (VIS) и его спектрометру и фотометру ближнего инфракрасного диапазона (NISP) — исследовать 1,5 миллиарда далеких галактик в одном кадре. всего шесть лет, чтобы узнать больше о темной материи и темной энергии.

Эти два загадочных компонента составляют 26,8% и 68,3% Вселенной соответственно, но астрономы не знают, что они из себя представляют; мы знаем, что эти темные элементы существуют только благодаря гравитационному эффекту невидимой темной материи и тому, как темная энергия ускоряет расширение Вселенной.

Плотность материи и энергии в космосе определяет геометрию Вселенной в том смысле, что материя и энергия могут искривлять пространство-время или растягивать его. Поскольку темная материя и темная энергия составляют подавляющее большинство материи и энергии во Вселенной, именно они действительно контролируют геометрию Вселенной.

Евклид будет изучать эти темные влияния двумя способами. Один из них заключается в том, чтобы посмотреть, как галактики группируются, проведя исследование, в котором каталогизируются красные смещения галактик, чтобы создать трехмерную карту галактик, простирающуюся на 10 миллиардов световых лет.

То, как галактики сгруппированы, связано с флуктуациями плотности вещества в космическом микроволновом фоне (CMB), излучением, испущенным всего через 279 000 лет после Большого взрыва, создавшего Вселенную. Сравнение этих флуктуаций, называемых барионными акустическими колебаниями (БАО), с размером скоплений в более поздние эпохи может рассказать нам о том, как сила темной энергии менялась с течением времени, потому что ее сила отталкивания работает против гравитации, которая заставляет галактики группироваться.

Другой способ, которым Евклид будет изучать темную вселенную, — это рассмотрение формы галактик. Гравитация темной материи, разбросанной по Вселенной, может создавать гравитационные линзы, преломляющие свет.

Мы видим это в драматической форме в сильных гравитационных линзах скоплений галактик, но темная материя также может вызывать «слабое линзирование», которое слегка искажает формы галактик, изменяя геометрию пространства и путь, по которому свет идет к нам.

Euclid создаст изображения 1,5 миллиарда галактик и выявит искажения формы, чтобы астрономы могли составить карту темной материи во Вселенной.

Миссия названа в честь отца геометрии, древнегреческого математика Евклида. (Это его англизированное имя, его греческое имя было Евклид). Он жил около 300 г. до н.э. в городе Александрия, который был основан Александром Македонским в 330 г. до н.э.

Никто полностью не уверен в личных данных Евклида, в том числе в том, когда именно он родился и умер. Что мы знаем, так это то, что он оставил нам: его великие труды по математике, особенно «Элементы», трактат по геометрии и одну из самых переводимых книг в мире. Таким образом, Евклид стал известен как «отец геометрии».

Многое из того, что будет делать космическая миссия Euclid, зависит от геометрии и от того, как гравитационное линзирование и космическое расширение изменяют эту геометрию. В частности, мы называем особый вид геометрии Евклида «евклидовой геометрией». Это геометрия, которой вас учат в школе, плоских плоскостей, параллельных линий, прямых углов, тригонометрии и теоремы Пифагора.

Евклид основывал свою геометрию на пяти аксиомах, или принятых истинах. К ним относится тот факт, что любые две точки можно соединить прямой линией; прямые линии можно продолжать до бесконечности; круг можно нарисовать, просто зная, где находится его центр и размер его радиуса; что все прямые углы (90 градусов) равны; и что если прямая X пересекает две другие прямые, Y и Z, и если углы X, образуемые с Y и Z соответственно, меньше 90 градусов, то Y и Z будут пересекаться друг с другом, если их продолжить на неопределенный срок (другими словами, образуя треугольник).

На этом основании Евклид смог сформулировать геометрическую систему, которую мы все еще используем в повседневной жизни 2300 лет спустя. Однако астрономы могут искать отклонения от евклидовой геометрии в космосе, например, в гравитационных линзах, чтобы искать доказательства существования темной Вселенной.

Наследие Евклида Александрийского будет жить вечно. Он был гением своего времени, увлекаясь также перспективной геометрией, алгеброй и так называемой «сферической астрономией», которая включает в себя форму геометрии для поиска объектов на небесной сфере.

Есть некоторые свидетельства того, что Евклид был учеником Платона и преподавал в Александрийском музее, где располагалась знаменитая Александрийская библиотека и где он также основал знаменитую математическую школу.

Теперь, более двух тысячелетий спустя, его наследие выйдет на последний рубеж в нашей лучшей попытке добраться до сути некоторых из самых запутанных тайн нашей вселенной.