S'enlaira amb èxit l'Euclid, el telescopi espacial europeu per desxifrar l'energia fosca de l'Univers

És curiós que la famosa, socràtica i probablement inexacta frase "Només sé que no sé res" sigui tan aplicable a l’estat actual de la física fonamental. Després de revelar la naturalesa quàntica dels àtoms i aprofitar-la per construir tota la tecnologia digital, i de descobrir fusions de forats negres a milions d’anys llum gràcies als detectors d’ones gravitatòries, l’espècie humana continua sense tenir ni la més remota idea del 95% de l’univers.

Els científics expliquen que aquest 95% està constituït per les anomenades matèria i energia fosques. No les veiem, però sabem que hi són. Es poden observar els efectes gravitatoris de la matèria fosca en les galàxies que sí que veiem i les conseqüències de l’energia fosca en l’expansió cada vegada més ràpida de l’univers. Per aquest motiu, l'Agència Espacial Europea (ESA) ha llançat aquest dissabte la missió Euclid, en la qual han participat més de 3.500 investigadors de 21 països. L'enlairament ha estat un èxit.

Es tracta d’un telescopi espacial d’1,2 metres de diàmetre i dues tones de pes. El punt de sortida ha estat el cap Canaveral, a Florida, a bord d’un coet SpaceX Falcon 9. El punt d’arribada és el punt lagrangià 2, una localització concreta de l’espai a 1,5 milions de quilòmetres de la Terra en què la gravetat del Sol i la del nostre planeta s’anul·len, de manera que s’hi pot situar un objecte amb garanties d’estabilitat.

Galàxies deformades i llunyanes

Euclid té dos instruments: una càmera fotogràfica sensible a la llum visible i un aparell que capta i analitza radiació infraroja. La càmera s’utilitzarà per fotografiar milers de milions de galàxies en una extensió que cobrirà un terç del cel i que podrà captar galàxies que són a 10.000 milions d’anys llum. Com que la llum d’aquestes galàxies triga 10.000 milions d’anys a arribar al telescopi des que es va emetre, això vol dir que es podran observar objectes còsmics de fins fa 10.000 milions d’anys (l’univers en té 13.800 milions).

En aquestes observacions s’estudiarà, sobretot, la forma de les galàxies. En virtut de la teoria de la relativitat general d’Einstein, que a cada prova a què se sotmet (ones gravitatòries, forats negres...) treu més bones notes, quan la llum circula prop d’una aglomeració de matèria, la gravetat desvia la trajectòria dels rajos de llum. Això fa que les imatges de galàxies llunyanes es vegin deformades en funció de la matèria que hi ha entre la galàxia i la càmera. Si s’analitzen aquestes deformacions, es pot estimar amb quanta matèria s’ha trobat la llum i com estava distribuïda. Estudiar els efectes gravitatoris en la llum d’objectes llunyans permet saber quanta matèria fosca hi ha a l’espai i com es distribueix.

D’altra banda, l’aparell d'infrarojos es farà servir per mesurar la distància a la qual es troben les galàxies observades. Com que des del Big Bang l’espai s’expandeix, la llum que circula per l’univers queda afectada per aquesta deformació espacial, de la mateixa manera que si dibuixem quatre punts en un globus i l’inflem, els punts estaran més separats quan el globus estigui ple d'aire. Si ens imaginem la llum com una ona electromagnètica inscrita en l’espai, l’expansió farà que l’ona també s’estiri, de manera que els pics estaran més separats. Això vol dir que la llum haurà augmentat la longitud d’ona i, per tant, haurà canviat de color. Si era blava quan es va emetre, ara pot ser vermella o infraroja. Així, gràcies a les mesures d’aquest canvi en la llum amb Euclid, es podrà calcular la distància a què es troben els objectes observats (a més canvi, més distància, perquè la llum es va emetre abans).

La participació catalana

L’activitat d'Euclid s’allargarà sis anys i permetrà, doncs, construir el mapa tridimensional del cel més gran i més precís que s’ha fet mai. Gràcies a aquest mapa, "mesurarem com s’ha expandit l’univers i com s’ha estructurat en galàxies", explica Francisco Castander, investigador de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), que durant dos anys ha sigut director de la junta del consorci d'Euclid, del qual encara forma part. A més de la gestió, des de centres de recerca de Catalunya com l’IEEC i l’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), també s’ha col·laborat en la missió mitjançant simulacions per ordinador. Segons Castander, les simulacions "permeten comprovar que els instruments s’estan dissenyant correctament per assolir els objectius de la missió, comprovar que el software d’anàlisi de dades funcioni bé i entendre millor els problemes que poden arribar a tenir els instruments".

La col·laboració catalana en la missió, però, no s’acaba aquí. Des de l’IFAE s’ha liderat el disseny, construcció i muntatge de l’anomenada roda de filtres de l’instrument d'infraroig. Es tracta d’una roda que es mou per col·locar davant de l’aparell un dels tres filtres de què disposa, de manera que es pot triar quina part de la llum infraroja observar. "La roda de filtres és una cosa molt delicada: es mou, i això és molt complicat de fer a l’espai, perquè ha de sortir d’aquí, anar a 1,5 milions de quilòmetres i allà s’ha de moure com toca", explica Cristóbal Padilla, investigador de l’IFAE que ha encapçalat el desenvolupament d’aquest giny.

Tot aquest desplegament científic i tecnològic hauria de servir per aportar llum sobre la naturalesa de la matèria i l’energia fosques, que, en paraules de Padilla, "és un dels problemes fonamentals més grans que tenim". Ara bé, tal com adverteix el mateix investigador, "moltes vegades la ciència no troba respostes sinó quines són les properes preguntes".