Os cientistas do Euclid Consortium selecionaram três manchas extremamente escuras do céu que serão objeto das observações mais profundas da missão, com o objetivo de explorar objetos raros e tênues no Universo. A posição dos Campos Profundos de Euclides - um no céu do norte e dois no céu do sul - foi anunciada na semana passada, durante a reunião anual do consórcio em Helsinque, Finlândia.

Com lançamento previsto para 2022, A missão Euclid da ESA está a fazer grandes progressos tanto no hardware como nas preparações científicas. Uma vez no espaço, Euclides fará um levantamento de uma parte significativa do céu e imagens de bilhões de galáxias em todo o Universo para investigar os últimos dez bilhões de anos de nossa história cósmica.

A maior fração das observações da missão será dedicada ao amplo levantamento de Euclides, cobrindo cerca de 15.000 graus quadrados - mais de um terço de todo o céu - com uma combinação sem precedentes de nitidez e sensibilidade.

As observações permitirão aos cientistas investigar dois fenômenos cosmológicos:a evolução de como as galáxias se agrupam nos últimos 10 bilhões de anos, e a distorção das imagens de galáxias devido à presença de matéria comum e escura entre eles e nós, um efeito chamado lentes gravitacionais. Esses dois fenômenos atendem ao objetivo científico-chave da missão:mergulhar na história da expansão do Universo e caracterizar a aceleração dessa expansão durante os últimos bilhões de anos, algo que se pensa ser causado pela misteriosa energia escura.

Além disso, cerca de 10% do tempo de observação de Euclides será dedicado a uma pesquisa profunda, observando repetidamente apenas três partes do céu:os Campos Profundos de Euclides. O tempo restante será gasto para calibrações dedicadas dos dois complexos de Euclides, instrumentos altamente sensíveis - o gerador de imagens visíveis, VIS, e o espectrofotômetro infravermelho próximo, NISP.

Os três campos foram cuidadosamente selecionados para conter uma quantidade mínima de estrelas brilhantes da Via Láctea - que 'ofuscaram' fontes fracas como galáxias distantes; de partículas de poeira do meio interestelar da Via Láctea - que obscurece a luz fraca, fontes distantes; e da chamada luz zodiacal - o brilho difuso de poeira no Sistema Solar, o que afeta a sensibilidade das observações.

Com uma área cumulativa de 40 graus quadrados, equivalente a pouco mais de 200 vezes a pegada da Lua cheia no céu, os Campos Profundos de Euclides abrangem uma porção da esfera celeste que, embora muito menor do que o amplo levantamento da missão, ainda é bastante notável para uma pesquisa profunda.

"A escolha do Euclid Deep Fields foi um processo complexo devido a muitas restrições instrumentais e científicas, e estamos muito satisfeitos com esta solução que foi recentemente aprovada pela comunidade científica Euclid, "disse Roberto Scaramella, do Instituto Nacional de Astrofísica da Itália, Euclid Survey Scientist e líder do Euclid Consortium Survey Group.

A seleção dos campos foi apresentada no dia 4 de junho durante a reunião anual do Consórcio Euclides, que é liderado por Yannick Mellier do Institute d'Astrophysique em Paris, França, e compreende 1.500 cientistas de toda a Europa, os EUA e Canadá.

Um dos três campos, o Euclid Deep Field North, com uma área de 10 graus quadrados, está localizado muito perto do Pólo Eclíptica Setentrional, na constelação de Draco, o Dragão. A proximidade com o pólo eclíptico garante cobertura máxima ao longo do ano; a posição exata foi escolhida para obter a sobreposição máxima com um dos campos profundos pesquisados ​​pelo burro de carga infravermelho da NASA, o Telescópio Espacial Spitzer.

Os outros dois campos estão localizados no céu meridional. O desafio consistia em selecionar uma região o mais próximo possível do Pólo Eclíptico Meridional, que forneceria a melhor cobertura, enquanto, ao mesmo tempo, evita fontes brilhantes nessa área, que abriga a Grande Nuvem de Magalhães, um dos vizinhos galácticos de nossa Via Láctea.

O Campo Profundo de Euclides Fornax, também abrangendo 10 graus quadrados, está localizado na constelação sul de Fornax, a fornalha. Abrange o Chandra Deep Field South, muito menor, uma região do céu de 0,11 grau quadrado que foi extensivamente pesquisada nas últimas décadas com os observatórios de raios-X Chandra da NASA e XMM-Newton da ESA, bem como o telescópio espacial Hubble da NASA / ESA e os principais telescópios terrestres.

O terceiro e maior dos campos é o Euclid Deep Field South, cobrindo 20 graus quadrados na constelação sul de Horologium, o relógio de pêndulo. Este foi o mais complexo dos três para selecionar devido a vários motivos técnicos, também levando em consideração as capacidades de futuros telescópios de campo amplo baseados em terra, como o Large Synoptic Survey Telescope. Este campo não foi coberto até agora por qualquer levantamento do céu profundo e, portanto, tem um enorme potencial para novos, descobertas emocionantes.

"Estamos convencidos de que os Campos Profundos de Euclides se tornarão um alvo preferido nos próximos anos para observações de vários comprimentos de onda por muitos telescópios no solo e no espaço, e, com sorte, se tornará tão útil e renomado quanto outros campos profundos famosos pesquisados ​​no passado, "acrescenta Scaramella.

Ao contrário das cerca de 30.000 observações de visita única que são necessárias para cobrir a ampla pesquisa de Euclides, cada um segmentando um campo ligeiramente separado do outro e com apenas uma sobreposição mínima, o satélite fará várias visitas aos Campos Profundos de Euclides. Cada campo profundo do campo é observado pelo menos 40 vezes para descobrir fontes até duas magnitudes mais fracas do que no levantamento amplo.

A pesquisa profunda Euclides tem uma função dupla:enquanto, por um lado, fornece um conjunto de dados preciso para validar a principal análise cosmológica com base no amplo levantamento, no outro, retornar às mesmas partes do céu várias vezes também é essencial para fins de monitoramento de estabilidade e calibração ao longo da missão.

Os três campos profundos fornecem uma janela para examinar grandes quantidades de galáxias, olhando para a época em que as primeiras estrelas e galáxias se formaram, que ocorreu no primeiro bilhão de anos da história do Universo. Devido à expansão cósmica, a luz emitida por essas galáxias é desviada para o vermelho para o infravermelho, então eles são melhor detectados em comprimentos de onda infravermelhos, que são pouco acessíveis do solo devido à atmosfera da Terra. A obtenção de dados comparáveis ​​ao levantamento profundo de Euclides do solo exigiria várias dezenas de anos de tempo de observação contínua das melhores instalações de infravermelho próximo.

Juntos, a área cumulativa relativamente grande de 40 graus quadrados, a profundidade da pesquisa e as capacidades espectroscópicas e de imagem de Euclides no infravermelho maximizam as chances de descobertas na pesquisa profunda. A pesquisa detectará várias centenas de milhares de galáxias por grau quadrado; no caso das fontes mais distantes (com redshift maior que seis, correspondendo a épocas cósmicas quando o Universo tinha menos de um bilhão de anos), as estimativas da taxa de detecção variam entre algumas dezenas e no máximo algumas centenas de fontes por grau quadrado, com a incerteza sendo tão alta devido a estatísticas insuficientes de dados observacionais existentes. Isso vai mudar com Euclides, que pode pesquisar uma área deste tamanho em um tempo muito mais curto do que seria necessário para o Hubble ou mesmo o futuro Telescópio Espacial James Webb da NASA / ESA / CSA.

As detecções do levantamento profundo de Euclides tornam-se alvos interessantes para observações de acompanhamento com futuras instalações, como o Telescópio Espacial James Webb, programado para lançamento em 2021, o Extremely Large Telescope (ELT) do European Southern Observatory (ESO) que está sendo construído no Chile, e radiotelescópios de próxima geração, como o Square Kilometer Array (SKA), que será instalado na África do Sul e na Austrália na década de 2020. A observação repetida dos Campos Profundos de Euclides também permitirá a descoberta e análise de fontes cujo brilho e propriedades variam no tempo.

Atualmente, existem programas em andamento para observar partes dos Campos Profundos de Euclides com o Spitzer e vários telescópios terrestres:Keck, Subaru, o Gran Telescopio Canarias (GTC) e o Very Large Telescope (VLT) do ESO. A pesquisa profunda de Euclides permitirá uma infinidade de investigações emocionantes e inesperadas, especialmente ao combinar os dados com pesquisas independentes dos mesmos campos a serem conduzidas usando outros observatórios de última geração que estarão disponíveis em um futuro próximo. Estes incluem o telescópio de raios-X eROSITA liderado pela Alemanha, devido ao lançamento no final deste mês, e o Large Synoptic Survey Telescope liderado pelos EUA, atualmente em construção no Chile, e o futuro observatório espacial de infravermelho próximo da NASA, SPHEREx.

“A seleção dos Euclides Deep Fields é um momento importante para a missão, antecipando muitas descobertas que virão, "comentou René Laureijs, Euclid Project Scientist na ESA.

"Se olharmos para essas manchas do céu a olho nu, eles parecem bastante monótonos porque estão literalmente vazios, desprovido de fontes de luz próximas, e estamos ansiosos para ver o que Euclides revelará assim que colocar seus olhos nessas janelas escuras em nosso passado cósmico. "