De Euclid-missie van de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA) heeft in het eerste jaar een indrukwekkende impact gehad op de manier waarop astronomen het verleden en de toekomst van het universum proberen te begrijpen. Dankzij zijn innovatieve instrumenten, waaronder een ruimte telescoop met uitzonderlijke scherpte en een enorm gezichtsveld, heeft de missie gegevens opgeleverd die veel van de gevestigde ideeën in de astronomie hebben veranderd.
Het primaire doel van het project is om twee fundamentele vragen te beantwoorden: wat is donkere materie en wat drijft donkere energie, die de expansie van het universum beïnvloedt. Echter, Euclid heeft veel bredere antwoorden ontdekt dan aanvankelijk verwacht, door fenomenen te onthullen die niet op het verlanglijstje van de wetenschappelijke gemeenschap stonden.
Een van de onverwachte ontdekkingen kwam voort uit het onderzoek naar de evolutie van sterrenstelsels. Euclid heeft al 1,2 miljoen sterrenstelsels geregistreerd in een korte tijd, en dit aantal komt alleen uit de eerste gegevensronde die in maart 2025 werd vrijgegeven. De missie, die in juli 2023 werd gelanceerd, loopt nog maar net en de gegevensverzameling zal zes jaar duren. Aan het einde van de missie zal Euclid informatie hebben verzameld over tientallen miljoenen sterrenstelsels, wat een ongekende basis zal bieden voor het begrip van de structuur van het universum op grote schaal.
Voor astronomen betekent dit dat ze een visueel verhaal van het universum hebben, dat voor het eerst met volledige helderheid laat zien hoe divers sterrenstelsels zijn en hoe deze vormen in de loop der tijd veranderen. “Euclid biedt een ongekende combinatie van scherpte en hemelse dekking; het zal de gehele extragalactische hemel in kaart brengen. Voor het eerst kunnen we systematisch bestuderen hoe de vormen en de centrumsstructuren van sterrenstelsels verband houden met hun vormingsgeschiedenis op werkelijk kosmische schalen,” legt Maximilian Fabricius, deskundige van het Max Planck Instituut voor Extraatmosferische Fysica, uit.
Deze verklaring markeert het begin van een diepere analyse: als sterrenstelsels evolueren volgens herkenbare patronen, dan vertonen hun centra ook transformaties die het belang van supermassieve zwarte gaten onthullen.
Een Kern van Verbinding tussen Zwarte Gaten en Sterrenstelsels
Fabricius en zijn team richten zich op een cruciaal aspect: de detectie van mogelijke “tweede kernen” binnen sterrenstelsels. Deze eigenschap voorspelt een fusieproces waarin twee supermassieve zwarte gaten naar een finale botsing bewegen. Elk van deze zwarte gaten heeft een massa die miljoenen of miljarden keren zo groot is als die van de zon, en hun ontmoeting is een cruciale fase in het leven van een sterrenstelsel. Voordat ze botsen, vormen ze een binair systeem en voltooien ze onderlinge omloopbanen die de uitstoot van zwaartekrachtgolven veroorzaken.
De daaropvolgende fusie creëert een grotere zwarte gat dat de centrale regio van zijn gaststerrenstelsel domineert. Deze sequentie bevestigt dat zwarte gaten ook groeien door opeenvolgende fusies, wat direct invloed heeft op de uiteindelijke structuur van elliptische sterrenstelsels, die meestal voortkomen uit grote samenkomsten van spiraal- of onregelmatige sterrenstelsels.
Fabricius benadrukte deze gedachte met een directe uitspraak: “De grootste zwarte gaten bevinden zich in het hart van gigantische elliptische sterrenstelsels en worden verondersteld voornamelijk te groeien door fusies met andere supermassieve zwarte gaten. Door tweede kernen te detecteren en te analyseren, stelt Euclid ons in staat om te verkennen hoe deze enorme zwarte gaten blijven groeien en hoe deze groei invloed heeft op de sterrenstelsels die ze herbergen.”
De vooruitgang is opmerkelijk, aangezien de eerste gegevenspublicatie pas 0,5 procent vertegenwoordigt van wat Euclid aan het einde van zijn missie zal opleveren. Toch heeft het al voldoende informatie opgeleverd om de traditionele “galactische klankkast” – een schema dat jarenlang heeft gediend om sterrenstelsels te classificeren – te transformeren. De nieuwe gegevens tonen een veel diverser en genuanceerder beeld dan voorheen was vastgelegd.
Euclid heeft tot nu toe 2674 dwergsterrenstelsels geïdentificeerd, sommige met compacte blauwe kernen en andere met bolhopen die fungeren als zaadjes voor toekomstige grotere structuren. De aanwezigheid van deze sterrenstelsels is van essentieel belang voor het reconstrueren van hoe een sterrenstelsel zoals de Melkweg is gevormd, omdat de huidige theorieën veronderstellen dat dwergsystemen een fundamentele rol spelen in de kosmische architectuur.
Een Ring die het Donkere Universum Verheldert
De impact van Euclid beperkt zich niet tot de studie van de evolutie van sterrenstelsels. De missie heeft ook een observatie opgeleverd die de wetenschappelijke gemeenschap verbaasde: een Einstein-ring van buitengewone perfectie rond het sterrenstelsel NGC 6505. Dit effect ontstaat wanneer het licht van een verre sterrenstelsel wordt gebogen door de aanwezigheid van een massief object op de voorgrond.
De zwaartekracht vervormt de ruimte-tijd en de lichtstraal vervormt tot een cirkelvormige figuur. Deze voorspelling komt rechtstreeks uit de relativiteitstheorie van Albert Einstein, en de verschijning ervan aan de hemel is een natuurlijke demonstratie van de vergelijkingen die de gravitatie beschrijven. Deze ring werd begin dit jaar gedetecteerd en is uitgegroeid tot een van de meest indrukwekkende beelden van de afgelopen tijd. De ESA beschreef het als een fenomeen dat niet alleen fundamentele principes van de natuurkunde bevestigt, maar ook een venster opent naar de diepste geheimen van het universum.
De detectie werd mogelijk gemaakt met de infrarode telescoop van Euclid, uitgerust met technologie die in staat is om structuren te vangen die onzichtbaar zijn voor eerdere instrumenten. De ring behoort tot een gebied dat astronomen de “kosmische achtertuin” noemen, een relatief nabijgelegen regio in astronomische termen, ook al ligt deze op honderden miljoenen lichtjaar afstand.
De ontdekking heeft een nieuwe fase in het onderzoek naar donkere materie en donkere energie aangewakkerd, omdat het effect van de zwaartekrachtlens een nauwkeuriger meten van de massa-distributie in het universum mogelijk maakt. Donkere materie straalt geen licht uit, maar creëert een waarneembare vervorming in de stralen van verre objecten. Een Einstein-ring is daarom een essentieel hulpmiddel om de concentratie van verborgen massa rond het voorgrondsterrestelsel te analyseren. Bovendien beïnvloedt donkere energie de expansie van het heelal, en studies van zwaartekrachtlenzen helpen vast te stellen of deze expansie in de loop van de tijd verandert.
Euclid is ontworpen om een driedimensionale kaart van het universum te construeren, en het initiële succes ervan 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 bevestigt dit, omdat deze een bijna perfecte uitlijning vertoont tussen het verre sterrenstelsel, de massa die de zwaartekrachtlens produceert, en de telescoop. Deze perfectie is ongebruikelijk en biedt een ideale kans om berekeningen aan te passen die kosmische parameters zoals de dichtheid van donkere materie of de snelheid van de universele expansie definiëren.
De samenwerking tussen de ESA en NASA heeft ervoor gezorgd dat Euclid extreem gevoelige instrumenten kan integreren, ontworpen om minimale verschillen in licht te detecteren die van verre ruimtes komen. Dit soort technologie stelt de missie in staat om de structuur van het universum met een precisie te verkennen die de eerdere projecten overtreft. Elke anomalie, elke vervorming en elk zwak sterrenstelsel dat in zijn beelden wordt geregistreerd, levert een puzzelstukje op in het kosmische geheel.
De betekenis 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 voorspellingen van de relativiteit, maar vergemakkelijkt ook metingen die centrale vragen in de kosmologie beïnvloeden. Haar aanwezigheid vergroot de kennis over de vorming 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 meer dan een eeuw buiten het bereik van de mensheid hebben gelegen.
Het project is nog maar net begonnen en heeft al de astronomie revolutionair veranderd. De eerste beelden toonden de rijkdom aan vormen die sterrenstelsels aannemen, de manier waarop ze groeien samen met hun supermassieve zwarte gaten, en de constante aanwezigheid van structuren die de samenstelling van het heelal voeden. De Einstein-ring heeft op zijn beurt een krachtige demonstratie van de fundamentele natuurkunde gegeven die licht en ruimte-tijd beheerst.
Alles wijst erop dat Euclid zijn oorspronkelijke belofte zal vervullen: een driedimensionale kaart van het universum bieden die in staat is om theorieën uit te dagen, verrassingen te onthullen en wetenschappers dichter bij lang uitgestelde antwoorden te brengen.
