De Euclid missie van de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA) is nu een jaar oud en heeft al een diepgaand effect gehad op hoe astronomen het verleden en de toekomst van het heelal trachten te begrijpen. De instrumenten van Euclid, waaronder een uitzonderlijk scherpe ruimtetelescoop met een enorm gezichtsveld, hebben deskundigen in staat gesteld om data te verkrijgen die eeuwenoude ideeën over het universum in twijfel trekken.
Oorspronkelijk was het doel van het project om twee grote vragen te beantwoorden: wat is donkere materie en wat drijft de donkere energie die de expansie van het universum beheerst? Echter, Euclid heeft een breder scala aan mogelijke antwoorden geopend door fenomenen te onthullen die niet eens verwacht werden door de wetenschappelijke gemeenschap.
Een van deze onverwachte resultaten is ontstaan uit de studie van de evolutie van sterrenstelsels. Euclid heeft in korte tijd 1,2 miljoen sterrenstelsels geregistreerd, en dat cijfer betreft alleen de eerste set gegevens die in maart 2025 gepubliceerd zal worden. De ruimtevaartuigen werden gelanceerd in juli 2023 en bevinden zich nog steeds aan het begin van een missie die zes jaar zal duren. Wanneer de missie is voltooid, zal het gegevens bevatten van tientallen miljoenen sterrenstelsels en zal het een ongekende basis bieden om te begrijpen hoe het universum op grote schaal is georganiseerd.
Voor astronomen betekent dit dat zij nu beschikken over een visueel verhaal van het heelal, een dat voor het eerst in haarscherpe details de diversiteit van de vormen van sterrenstelsels toont en de manier waarop deze vormen in de loop van de tijd veranderen. “Euclid biedt een ongeëvenaarde combinatie van scherpte en dekking; het zal de hele extragalactische hemel in kaart brengen. Voor het eerst kunnen we systematisch bestuderen hoe de vormen en de centrale structuren van sterrenstelsels zich verhouden tot hun evolutiegeschiedenis op werkelijk kosmische schalen,” verklaarde Maximilian Fabricius, specialist aan het Max Planck Instituut voor Extraterrestische Fysica.
Deze verklaring markeert een startpunt voor een veel diepgaandere analyse: als sterrenstelsels evolueren volgens herkenbare patronen, dan uiten hun centra ook transformaties die het belang van superzware zwarte gaten onthullen. Fabricius en zijn team richtten zich op een cruciaal aspect: het detecteren van mogelijke “secundaire kernen” binnen sterrenstelsels. Dit kenmerk anticipereert op een fusieproces waarbij twee superzware zwarte gaten naar een laatste botsing bewegen.
Elke daarvan heeft massa’s die miljoenen of miljarden keren zwaarder zijn dan die van de zon, en hun ontmoeting vertegenwoordigt een cruciale fase in het leven van een sterrenstelsel. Voor de botsing vormen ze een binair systeem en voltooien ze elkaar in orbiten die gravitatieve golven uitstralen. Dit mechanisme vermindert een deel van het hoeksnelheid van de paar zwarte gaten en versnelt hun nadering.
De daaropvolgende fusie creëert een groter zwart gat dat de centrale regio van zijn gaststerrenstelsel domineert. Deze sequentie bevestigt dat zwarte gaten ook groeien door opeenvolgende fusies, en dat deze modus direct invloed heeft op de uiteindelijke structuur van elliptische sterrenstelsels, die vaak voortkomen uit grootschalige ontmoetingen tussen spiraal- of onregelmatige sterrenstelsels. Fabricius benadrukte deze idee met een duidelijke uitspraak: “De zwaarste zwarte gaten bevinden zich in het centrum van gigantische elliptische sterrenstelsels en ze worden verondersteld voornamelijk te groeien door fusies met andere superzware zwarte gaten. Door het detecteren en analyseren van secundaire kernen stelt Euclid ons in staat om te verkennen hoe deze enorme zwarte gaten blijven groeien en hoe hun groei de sterrenstelsels die hen herbergen beïnvloedt.”
De vooruitgang is opmerkelijk omdat de eerste publicatie van gegevens slechts 0,5 procent van datgene vertegenwoordigt dat Euclid aan het einde van zijn missie zal bieden. Toch heeft het al voldoende informatie geleverd om de klassieke “galactische toonladder” te transformeren, een schema dat jarenlang gebruikt werd om sterrenstelsels te classificeren. De nieuwe data tonen een veel diverser en genuanceerder panorama dan voorheen geregistreerd.
Het instrument onthulde dat de meest talrijke sterrenstelsels in het universum niet de grote spiralen zijn, maar de kleine, subtiele dwergen die voor de meeste eerdere telescopen onzichtbaar waren. Tot nu toe heeft Euclid 2674 dwergsterrenstelsels geïdentificeerd, sommige met compacte blauwe kernen en andere met bolvormige sterrenhopen die functioneren als zaden voor toekomstige grotere structuren. De aanwezigheid van deze sterrenstelsels is essentieel voor het reconstrueren van hoe een sterrenstelsel zoals de Melkweg is gevormd, omdat huidige theorieën stellen dat dwergsystemen een cruciale rol spelen in de kosmische architectuur.
De missie heeft het begrip van de galactische toonladder volledig omgevormd en biedt een niveau van detail dat tot voor kort alleen toegankelijk was via digitale simulaties.
Een Ring die het Donkere Universum Verlicht
De impact van Euclid beperkt zich niet tot de studie van de galactische evolutie. De missie heeft ook een waarneming opgeleverd die de wetenschappelijke gemeenschap in vervoering bracht: een Einstein-ring van buitengewone perfectie rond de sterrenstelsel NGC 6505. Dit effect ontstaat wanneer het licht van een verre sterrenstelsel buigt door de aanwezigheid van een massief object op de voorgrond.
De zwaartekracht vervormt de ruimte-tijd en de loop van het licht vervormt zich tot een cirkelvormige figuur. De voorspelling komt rechtstreeks uit de relativiteitstheorie van Albert Einstein en het verschijnen in de lucht is gelijk aan een natuurlijke demonstratie van de vergelijkingen die de graviteit beschrijven. Deze ring werd eerder dit jaar gedetecteerd en werd een van de meest indrukwekkende beelden van de laatste tijd. ESA beschreef het als een fenomeen dat niet alleen essentiële principes van de fysica bevestigt, maar ook een venster opent naar de diepste geheimen van het heelal.
De detectie werd gerealiseerd met de infraroodtelescoop van Euclid, uitgerust met technologie die in staat is om structuren op te vangen die voor eerdere instrumenten onzichtbaar waren. De ring behoort tot een regio die astronomen “de kosmische achtertuin” noemen, een gebied dat relatief dichtbij is in astronomische termen, hoewel het zich op miljoenen lichtjaren afstand bevindt.
De ontdekking heeft een nieuwe fase in het onderzoek naar donkere materie en donkere energie gestimuleerd, omdat het effect van de gravitatielens een nauwkeuriger meten van de massa-distributie in het universum mogelijk maakt. Donkere materie zendt geen licht uit, maar veroorzaakt een waarneembare vervorming in de stralen van verre objecten. Daarom is een Einstein-ring een essentieel hulpmiddel voor het analyseren van de concentratie van verborgen massa rond de voorgrond sterrenstelsel. Bovendien heeft donkere energie invloed op de expansie van het heelal en helpen studies van gravitatielenzen bij het bepalen of die expansie in de loop van de tijd verandert.
Euclid is ontworpen om een driedimensionale kaart van het universum te bouwen en het initiële succes toont aan dat de missie op de juiste weg is. Elke observatie van de telescoop bevat details die in staat zijn om theoretische modellen te wijzigen. De Einstein-ring bevestigde dit, omdat deze een bijna perfecte uitlijning toont tussen het verre sterrenstelsel, de massa die de gravitatielens produceert en de telescoop. Deze perfectie is ongebruikelijk en vormt een ideale kans om berekeningen aan te passen die astronomische parameters zoals de dichtheid van donkere materie of de snelheid van de universele expansie definiëren.
De samenwerking tussen de ESA en NASA stelde Euclid in staat om uiterst gevoelige instrumenten te incorporeren, ontworpen om minimale verschillen in het licht van verre gebieden van de ruimte op te vangen. Dit soort technologie stelt de missie in staat om de structuur van het heelal te verkennen met een precisie die eerdere projecten overtreft. Elke anomalie, elke vervorming en elk zwak sterrenstelsel dat in hun beelden wordt vastgelegd, levert een extra puzzelstukje van het kosmische geheel.
Het belang van de ring ligt ook in het feit dat deze de capaciteit van Euclid bevestigt om fenomenen te detecteren die extreme nauwkeurigheid vereisen. Een Einstein-ring verifieert niet alleen de voorspellingen van de relativiteit, maar vergemakkelijkt ook metingen die belangrijke vragen in de kosmologie beïnvloeden. Zijn aanwezigheid vergroot de kennis over de formatie en evolutie van sterrenstelsels en onthult tegelijkertijd wat er gebeurt met de onzichtbare componenten van het universum. Donkere materie en donkere energie hebben de kosmische geschiedenis sinds de vroegste momenten gedefinieerd en Euclid brengt antwoorden dichterbij die al meer dan een eeuw buiten het menselijke bereik lagen.
Het project staat nog in de kinderschoenen, maar heeft al de astronomische wetenschappen getransformeerd. De eerste beelden toonden de rijkdom van vormen die sterrenstelsels aannemen, hoe ze groeien samen met hun superzware zwarte gaten, en de voortdurende aanwezigheid van structuren die bijdragen aan de samenstelling van het heelal. De Einstein-ring heeft daarentegen een krachtige demonstratie geleverd van de fundamentele fysica die het licht en de ruimte-tijd regeert.
Alles wijst erop dat Euclid zijn oorspronkelijke belofte zal waarmaken: een driedimensionale kaart van het universum te bieden die in staat is om theorieën in twijfel te trekken, verrassingen te onthullen en wetenschappers dichter bij lang uitgestelde antwoorden te brengen.
