Euclid (uzay aracı)

Euclid, sahip olduğu 600 megapiksellik görünür ışık kamerası, yakın kızılötesi spektrometre ve fotometresiyle, tespit ettiği gökadaların kırmızıya kayma değerlerini belirlemek üzere tasarlanmış geniş açılı bir uzay teleskobudur. Avrupa Uzay Ajansı (ESA) ve Euclid Konsorsiyumu tarafından geliştirilen araç, 1 Temmuz 2023'te Florida'daki Cape Canaveral'dan fırlatılmıştır. Görev, adını antik Yunan matematikçi Öklid'den almıştır.

Yaklaşık bir aylık bir yolculuğun ardından varış noktası olan ve Dünya yörüngesinin ortalama 1,5milyon kilometre ötesindeki Güneş-Dünya ikinci Lagrange noktası (L2) etrafındaki bir Halo yörüngesine ulaşmıştır. Teleskobun burada en az altı yıl boyunca faaliyette kalması planlanmaktadır. Euclid görevinin temel amacı, Evrenin ivmelenerek genişlemesini hassas bir şekilde ölçerek karanlık enerji ve karanlık maddenin daha iyi anlaşılmasına olanak sağlamaktır. Korsch tipi teleskop, Dünya'dan farklı mesafelerdeki gökadaların görünen şekillerindeki bozulmaları ölçecek ve uzaklık ile kırmızıya kayma arasındaki ilişkiyi inceleyecektir.

Euclid, orta sınıf ("M-sınıfı") bir görevdir ve ESA'nın Bilim Programı kapsamındaki Cosmic Vision girişiminin bir parçasıdır. Ekim 2011'de Solar Orbiter ile birlikte seçilen Euclid, bir Falcon 9 roketiyle fırlatılmıştır. ESA, 7 Kasım 2023 tarihinde Euclid'in evrene ait ilk tam renkli görüntülerini yayımlamış ve bu görüntüler, teleskobun evrenin en kapsamlı üç boyutlu haritasını oluşturma potansiyelini gözler önüne sermiştir. Mayıs 2024'te ise, Abell 2390 ve Abell 2764 gökada kümelerinin, Messier 78 yıldız oluşum bölgesinin, NGC 6744 sarmal gökadasının ve Kılıçbalığı Grubu'nun görüntüleri kamuoyuyla paylaşılmıştır.

 Bilimsel amaçlar ve yöntemler 
Euclid, evrenin genişleme tarihini ve kozmik yapıların oluşumunu araştırmak amacıyla, kırmızıya kayma değeri 2'ye kadar olan (bu da 10 milyar yıl öncesine bakmakla eşdeğerdir) gökadaları gözlemleyecektir. Gökada şekilleri ile bu şekillere karşılık gelen kırmızıya kayma değerleri arasındaki ilişki, karanlık enerjinin evrenin artan ivmelenmesine nasıl katkıda bulunduğunu göstermeye yardımcı olacaktır. Görevde kullanılan yöntemler arasında kütleçekimsel merceklenme olgusu, baryonik akustik salınımların ölçülmesi ve gökada uzaklıklarının spektroskopi ile belirlenmesi yer almaktadır.

Gökadalardan yayılan ışık, bakış doğrultusu üzerindeki maddenin yakınından geçerken sapar ve bu da elde edilen görüntünün bozulmasına neden olur. Uzay-zaman eğriliğini yerel olarak değiştiren bu madde etkisiyle ışığın yörüngesinin bükülmesi olayına kütleçekimsel merceklenme (veya kütleçekimsel kayma) denir. Görüntüyü bozan bu madde kısmen görünür gökadalardan oluşsa da büyük oranda karanlık maddeden kaynaklandığı düşünülmektedir. Bu kayma miktarını ölçerek, evrendeki karanlık madde miktarı ve dağılımı hakkında önemli sonuçlar çıkarılabilir.

Spektroskopik ölçümler ise gökadaların kırmızıya kayma değerlerinin ölçülmesini ve Hubble-Lemaître yasası kullanılarak uzaklıklarının belirlenmesini sağlayacaktır. Bu sayede, evrendeki gökadaların üç boyutlu dağılımının bir haritası yeniden oluşturulabilir.

Bu veriler, hem karanlık maddenin ve gökadaların dağılımına ilişkin istatistiksel özellikleri hem de uzay aracının zamanda daha geriye bakmasıyla bu özelliklerin nasıl bir değişim gösterdiğini eş zamanlı olarak ölçme olanağı sağlar. Yeterince hassas ölçümler sağlayabilmek için yüksek kesinlikte görüntüler gereklidir. Sensörlerdeki herhangi bir yapısal bozulmanın hesaba katılması ve kalibrasyonla giderilmesi zorunludur; aksi takdirde elde edilen verilerin kullanımı sınırlı olacaktır.

 Uzay aracı 
küçükresim|upright=1.2|Euclid temiz odada.
Euclidin temelleri, Avrupa Uzay Ajansı'nın (ESA) Mart 2007 tarihli Cosmic Vision 2015–2025 Teklif Çağrısı'na sunulan iki farklı görev konseptine dayanır: Karanlık Evren Kaşifi olan DUNE ve Spektroskopik Tüm Gökyüzü Kozmik Kaşifi olan SPACE. Her iki görev de evrenin geometrisini ölçmek amacıyla birbirini tamamlayıcı teknikler içerdiğinden, bir değerlendirme sürecinin ardından bu iki konseptin birleştirilmesine karar verildi. Ortaya çıkan bu yeni görev konseptine, geometrinin babası olarak kabul edilen İskenderiyeli matematikçi Öklid'in (MÖ ~300) onuruna Euclid adı verildi. Euclid, ESA Bilim Programı Komitesi tarafından Ekim 2011'de hayata geçirilmesi için seçildi ve 25 Haziran 2012'de resmi olarak onaylandı.

ESA, uydunun imal edilmesi için Torino'daki Thales Alenia Space'in İtalya birimini seçti. Uzay aracı, 4,5 metre uzunluğa, 3,1 metre çapa ve 2 tonluk bir kütleye sahiptir.

Görev yükü modülünün geliştirilmesi sorumluluğunu ise Airbus Defence and Space'in Toulouse'daki Fransa birimi üstlenmiştir. Bu modülün merkezinde, 1,2 metre çapında bir primer aynaya sahip ve 0,91 derece karelik bir alanı kaplayan Korsch tipi bir teleskop yer alır.

13 Avrupa ülkesi ve Amerika Birleşik Devletleri'nden bilim insanlarını kapsayan uluslararası bir girişim olan Euclid Konsorsiyumu, aracın görünür ışık kamerası (VIS) ile yakın kızılötesi spektrometre ve fotometresini (NISP) tedarik etmiştir. Bu büyük formatlı kameralar, tüm gökyüzünün üçte birinden fazlasını kaplayan bir alandaki iki milyara yakın gökadanın üç boyutlu dağılımını haritalamak ve bu gökadaların morfometrik, fotometrik ve spektroskopik özelliklerini belirlemek amacıyla kullanılacaktır.

 Cihazlar 
 VIS (Görünür Işık Kamerası): 530–920 nm görünür dalga boylarında çalışan bu kamera, 600 milyon piksel içeren 6 × 6'lık bir e2v yük bağlaşımlı aygıt (CCD) mozaiğinden oluşur ve gökadaların şekil bozukluklarının ölçülmesini sağlar.
 NISP (Yakın Kızılötesi Spektrometre ve Fotometre): Yakın kızılötesi dalga boylarına (920–2020 nm) duyarlı, 65 milyon piksele sahip 4 × 4'lük bir Teledyne H2RG dedektör mozaiğinden oluşan bu kameranın iki temel görevi vardır:
 Çok renkli (üç filtreli: Y, J ve H) fotometri (fotometrik kırmızıya kayma tekniği) yoluyla bir milyardan fazla gökadanın düşük hassasiyetli kırmızıya kayma ve dolayısıyla uzaklık ölçümlerini sağlamak.
 Bir slitless spektrometre kullanarak yakın kızılötesi spektrumu (920–1850 nm) analiz etmek, böylece milyonlarca gökadanın kırmızıya kayma ve uzaklık değerlerini fotometrik kırmızıya kayma yönteminden 10 kat daha yüksek bir hassasiyetle elde etmek ve baryonik akustik salınımları belirlemek.

 Uzay aracı gövdesi 
küçükresim|upright=1.2|Euclid uzay aracı
küçükresim|upright=1.2|Euclidin güneş panelleri
Uzay aracının gövdesi, görev yükü ve destek sistemlerini bir arada tutan yapıdır. Bu destek sistemlerinin çoğu, Servis Modülü (SVM) adı verilen bölümde yer alır. Bu modülün başlıca görevleri, güneş panelleri aracılığıyla güç sağlamak ve AOCS ile teleskobun yönelimini 35 mili yay-saniyeden (170 nrad) daha iyi bir hassasiyetle sabitlemektir. Teleskop, bu hassas hizalamanın optik bozulmalara uğramaması için yüksek termal kararlılığı güvence altına alacak şekilde özel olarak yalıtılmıştır.

Telekomünikasyon sistemi günde 850 gigabit veri aktarma kapasitesine sahiptir. Bu sistem, bilimsel verileri her gün 4 saat boyunca saniyede 55 megabit hızla göndermek için Ka bandını ve CCSDS Dosya Teslim Protokolü'nü kullanır. Veri aktarımı, teleskop ufkun üzerindeyken İspanya'daki 35 metrelik Cebreros yer istasyonuna yapılır. Euclidin dahili depolama kapasitesi ise 4 terabittir (500 GB).

Servis Modülü (SVM), uzay aracının temel alt sistemlerinin çoğunu içerir:

 TT&C – Telemetri ve Telekomut
 AOCS – Yönelim ve Yörünge Kontrol Sistemi
 CDMS – Merkezi Veri Yönetim Sistemi
 EPS – Elektrik Güç Sistemi
 RCS – Tepki Kontrol Sistemi
 MPS – Mikro-İtki Sistemi

AOCS, her bir görsel pozlama sırasında 35 mili yay-saniyeden daha az bir sapmayla kararlı bir hedefleme sağlar. Bu hassasiyet seviyesindeki optik hizalama bozukluklarından teleskop yapısını korumak için yüksek bir termal kararlılık gereklidir.

 Görevin kilometre taşları 
NASA, 24 Ocak 2013 tarihinde görev katılımına resmiyet kazandıran bir mutabakat zaptını ESA ile imzalamıştır. Bu anlaşma kapsamında NASA, görünür ışık kamerasıyla paralel çalışan yakın kızılötesi bandı cihazı için 20 dedektör sağlamıştır. Bununla birlikte, cihazların, teleskobun ve uydunun imalatı Avrupa'da yapılmış, operasyonlar da halen Avrupa'dan yürütülmektedir. NASA ayrıca, cihazların geliştirilmesi ve görev verilerinin analizinden sorumlu olan Euclid Konsorsiyumu'na 40 Amerikalı bilim insanını dahil etmiştir. Günümüzde bu konsorsiyum 13 Avrupa ülkesi ve ABD'den 1000'den fazla bilim insanını bir araya getirmektedir.

Euclid, çok sayıda teknik tasarımın tamamlanması ve kilit bileşenlerin üretilip test edilmesinin ardından 2015 yılında ön tasarım değerlendirmesini başarıyla geçti. Aralık 2018'de ise genel uzay aracı tasarımı ve görev mimarisini doğrulayan kritik tasarım değerlendirmesi de tamamlandı ve böylece nihai montaj sürecinin başlamasına izin verildi. Son olarak Temmuz 2020'de, iki bilimsel cihaz (görünür ve yakın kızılötesi), uzay aracıyla birleştirilmek üzere Fransa'nın Toulouse kentindeki Airbus tesislerine teslim edildi.

Rusya'nın 2022 yılında Fransız Guyanası'ndaki Guyana Uzay Merkezi'nden tüm personelini çekme kararı almasıyla birlikte, Soyuz roketleriyle yapılan fırlatmalar durdurulmuştur. Bu gelişme üzerine ESA, Euclidin fırlatılması için SpaceX şirketiyle anlaşmış ve fırlatma işlemi bir Falcon 9 roketiyle 1 Temmuz 2023 tarihinde Cape Canaveral Uzay Fırlatma Kompleksi 40'tan gerçekleştirilmiştir.

 Fırlatma, operasyonel yörünge ve devreye alma 
küçükresim|Euclidin yerleştirildiği Güneş-Dünya  diyagramı.
Uzay aracı, fırlatmadan sonraki 30 günlük yolculuğun ardından Güneş-Dünya L2 Lagrange noktası etrafında, yaklaşık 1 milyon km genişliğindeki tutulmasız bir halo yörüngesine yerleşti.

İlk görüntülerin alınmasının ardından bilim insanları, uzay aracının gövdesinde güneş ışığının görüntüleme sensörüne sızmasıyla görüntü kalitesinin düşmesine yol açan küçük bir boşluk tespit etti. Görev ekibi, bu sorunu çözmek amacıyla uzay aracının yönelimini birkaç derece değiştirerek güneş ışığının bu boşluktan girmesini başarıyla engelledi. Yapılan bu düzeltici müdahale sorunu tamamen ortadan kaldırdı.

 Veri sürümleri 
Kamuoyuyla paylaşılan ilk veri seti, Mayıs 2024'te yayımlanan Erken Gözlem Sürümü (ERO) oldu. Bu sürüm kapsamında yıldız oluşum bölgeleri, küresel kümeler, yakın gökadalar, Ocak ve Kahraman kümelerinin yanı sıra daha uzak gökada kümelerine ait görüntüler ve kataloglar yayımlandı. ERO'nun içeriği, Astronomy & Astrophysics dergisine sunulan bir makalede ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Araştırmacılar, görüntüleri noktasal veya genişlemiş kaynaklara göre optimize ederek iki farklı yöntemle işleyebilen bir veri işleme hattı kullanmaktadır. ERO verileriyle elde edilen ilk sonuçlar bir dizi makalede ele alınmıştır. Bunlar arasında Sigma Orionis yıldız kümesinde bulunan serbest dolaşan gezegen kütleli nesneler, yeni kütleçekimsel mercekler ve NGC 6744 etrafındaki bir cüce uydu gökadanın keşfedilmesi yer almaktadır.

Hızlı Euclid Veri Sürümü 1 (Q1), 19 Mart 2025 tarihinde erişime açılmıştır. Bu sürümdeki üç derin alan, web tabanlı bir araç olan ESASky üzerinden incelenebilmektedir. Veri ürünlerine, ESAC'de bulunan Euclid Bilim Arşivi veya IRSA üzerinden erişilebilir. Q1; Euclid Kuzey Derin Alanı (EDF-N), Euclid Güney Derin Alanı (EDF-S) ve Euclid Fornax Derin Alanı (EDF-F) bölgelerinden oluşmaktadır. Toplamda 63,1 derece karelik bir alanı kaplayan bu derin alanlardan EDF-F, Chandra Güney Derin Alanı (CDFS) ile aynı bölgeye merkezlenmiştir. Euclid'in bu derin alanları gözlemlemeye devam etmesi ve gelecekteki DR3 sürümünde bu bölgelerin Euclid Geniş Alan Araştırması'ndan 2 kadir daha derin olması hedeflenmektedir. Q1 ayrıca Orion A Bulutu'ndaki LDN 1641'in 0,5 derece karelik bir gözlemini de içermektedir.

Hızlı veri sürümlerinin ardından, görevin ilk ana veri seti olan Veri Sürümü 1'in (DR1) 21 Ekim 2026 tarihinde yayımlanması hedeflenmektedir.

 Planlanan görev 
küçükresim|300px|Euclidin, altı yıllık planlanan görevi sırasında kapsayacağı alanlar.

Euclid, en az altı yıl sürmesi planlanan görevi boyunca, gökyüzünün yaklaşık üçte birini oluşturan 15.000 derece karelik bir alanı gözlemleyecektir. Bu gözlemler, esasen Samanyolu dışındaki ekstragalaktik gökyüzüne odaklanacaktır. Uzay aracı, altı yıllık görev süresi boyunca günde yaklaşık 100 gigabayt sıkıştırılmış veri üretecektir. Bu ana araştırmayı desteklemek amacıyla, geniş alan araştırmasından beş kat daha yüksek sinyal-gürültü oranına sahip üç derin alanın ek gözlemleri de yapılacaktır. Toplamda 50 derece karelik bir alanı kaplayan bu derin alanlar, görev süresince düzenli olarak ziyaret edilecektir. Bu alanlar hem teleskobun ve cihazların performans kararlılığını izlemek için birer kalibrasyon alanı olarak kullanılacak hem de evrenin en uzak gökadalarını ve kuasarlarını gözlemleyerek bilimsel veri üretme imkanı sağlayacaktır. Derin alanlardan ikisi mevcut araştırmaların derin alanlarıyla örtüşürken, üçüncüsü ise Vera C. Rubin Gözlemevi'ndeki LSST derin sondaj alanlarından biri için konum olarak önerilmektedir.

Euclid görevinin her gökada için yeterli hassasiyette bir fotometrik kırmızıya kayma ölçümü yapabilmesi, optik dalga boylarında en az dört farklı filtreyle elde edilen ek fotometrik verilere bağlıdır. Bu veriler, görevin 15.000 derece karelik tüm alanını kapsayabilmek için hem kuzey hem de güney yarımküredeki yer tabanlı teleskoplar aracılığıyla toplanacaktır. Böylece, Euclid tarafından gözlemlenen her bir gökada için, 460–2000 nm tayf aralığını kapsayan en az yedi farklı filtrede fotometrik bilgi elde edilmiş olacaktır.

Euclid tarafından yaklaşık 10 milyar astronomik kaynak gözlemlenecektir. Bu kaynaklardan bir milyarı zayıf kütleçekimsel merceklenme analizlerinde kullanılacak ve bu analizlerle elde edilen kütleçekimsel kayma ölçümleri, yer tabanlı teleskoplara kıyasla 50 kat daha hassas olacaktır. Euclid ayrıca, gökadaların kümelenmesini incelemek amacıyla en az 30 milyon nesnenin spektroskopik kırmızıya kayma verisini de ölçecektir.

Bu veri setinin bilimsel değerlendirmesi, Avrupa liderliğindeki bir konsorsiyum tarafından yürütülecektir. Bu konsorsiyum; 18 farklı ülkede (Avusturya, Belçika, Danimarka, Finlandiya, Fransa, Almanya, İtalya, Hollanda, Norveç, Portekiz, Romanya, İspanya, İsviçre, Birleşik Krallık, Kanada, ABD ve Japonya) bulunan 100'den fazla laboratuvardan, 1200'ü aşkın araştırmacıyı ve çeşitli teknik ekipleri bir araya getiren uluslararası bir organizasyondur. Euclid Konsorsiyumu aynı zamanda, cihaz yükünün imalinden ve uydu tarafından toplanan tüm verileri işleyecek olan Euclid yer segmentinin geliştirilip uygulanmasından da sorumludur. Konsorsiyuma katkıda bulunan laboratuvarlar, kendi ulusal katkılarının program sorumluluğunu da taşıyan ulusal uzay ajansları ve ulusal araştırma yapıları (araştırma ajansları, gözlemevleri, üniversiteler) tarafından desteklenmektedir. Euclid Konsorsiyumu, görevin başlangıcından tamamlanmasına kadar olan toplam maliyetin yaklaşık %25'ini karşılayacaktır.

Veri işleme, muazzam hacmi, çeşitliliği (uzay ve yer, görünür ve yakın kızılötesi, morfometri, fotometri ve spektroskopi) ve talep edilen ölçüm hassasiyeti seviyesi nedeniyle önemli bir özen ve çaba gerektirdiğinden, görevin kritik bir aşamasıdır. ESA, ulusal ajanslar ve Euclid Konsorsiyumu; algoritma ve yazılım geliştirme, test ve doğrulama prosedürleri, verilerin arşivlenmesi ve dağıtılması için gerekli olan altyapılar konusunda uzman araştırma ve mühendis ekipleri oluşturmak için önemli kaynaklar ayırmaktadır. Bu çabaların bir sonucu olarak, konsorsiyum ülkelerine yayılmış dokuz Bilim Veri Merkezi, en az altı yıl boyunca 170 petabayttan fazla ham girdi görüntüsünü işleyerek, bilim camiasına Euclid Bilim Arşiv Sistemi üzerinden üç ana halka açık veri sürümüyle çeşitli veri ürünleri (görüntüler, kataloglar, spektrumlar) sunacaktır.

Geniş gökyüzü kapsamı ve milyarlarca yıldız ile gökadadan oluşan katalogları sayesinde, görevin topladığı verilerin bilimsel değeri kozmoloji kapsamının çok ötesine geçmektedir. Bu veritabanı, dünya çapındaki astronomi topluluğuna hem James Webb Uzay Teleskobu ve Atacama Büyük Milimetre/Milimetre-altı Dizisi gibi mevcut teleskoplar hem de Extremely Large Telescope, Thirty Meter Telescope, Square Kilometre Array ve Vera C. Rubin Gözlemevi gibi gelecekteki görevler için kaynak ve yeni hedefler sağlayacaktır.

 İlk test görüntüleri 

Kaynak:

 Galeri 

 Kaynakça 

 Dış bağlantılar 

 Euclid ana sayfası
 ESA'nın eoPortal'daki Euclid makalesi

Hızlı Veri Sürümü 1 (Q1) kapsamında ESASky üzerinden incelenebilen Euclid Derin Alanları:

 Euclid Güney Derin Alanı
 Euclid Fornax Derin Alanı
 Euclid Kuzey Derin Alanı

Kategori:Avrupa Uzay Ajansı uzay sondaları
Kategori:Uzay teleskopları
Kategori:Kızılötesi teleskoplar
Kategori:Karanlık enerji
Kategori:Karanlık madde