Euroopan avaruusjärjestön Euclid-avaruusteleskooppi laukaistiin avaruuteen heinäkuun ensimmäisenä päivänä 2023 Cape Canaveralista, Floridasta. Sieltä teleskooppi aloitti matkansa lopulliseen sijoituspaikkaansa, Maa-Aurinko-systeemin toiseen Lagrangen pisteeseen, puolentoista miljoonan kilometrin päähän Maasta.

Euclid on ESA:n toinen suuri kosmologiasatelliitti. Ensimmäinen oli Planck, joka kartoitti kosmista taustasäteilyä vuosina 2009–2013. Euclidin päämäärä on kunnianhimoinen. Sen tehtävänä on selvittää pimeän energian arvoitus, eli mikä on se mekanismi, joka aiheuttaa maailmankaikkeuden kiihtyvän laajenemisen. Mahdollisuuksia ovat joko tyhjiöenergia tai sitä muistuttava tuntematon ainekomponentti, tai sitten jokin muunnelma yleisestä suhteellisuusteoriasta.

Euclidilla on käytössään kaksi työkalua näiden tavoitteiden saavuttamiseksi. Ensimmäinen on galaksikartoitus. Euclid mittaa kymmenien miljoonien galaksin paikat ja punasiirtymät, ja rakentaa siten kolmiulotteisen kartan näkyvän materian jakautumisesta maailmankaikkeudessa. Koska kaukana olevat galaksit nähdään sellaisina kuin ne olivat hetkellä, jolloin valo lähti niistä liikkeelle, kartoitus paljastaa samalla suuren skaalan rakenteen kehityshistorian. Toinen Euclidin työkalu on gravitaatiolinssi-ilmiö. Euclid mittaa yli miljardin galaksin muodon ja vääristymän, joka aiheutuu painovoiman vaikutuksesta valon kulkuun matkalla kohdegalaksista Euclidin mittalaitteisiin. Niin saadaan rakennettua kartta gravitaatiokentästä maailmankaikkeudessa, ja päästään siten käsiksi pimeään aineeseen. Euclidin erityinen vahvuus on juuri näiden kahden, toisiaan tukevan havaintomenetelmän yhdistelmä.

Euclidin datan prosessointi on jaettu yhdeksän datankäsittelykeskuksen kesken.  Yksi niistä, Science Data Center Finland, SDC-FI, sijaitsee Suomessa. Fyysisesti keskus pyörii Kajaanissa CSC:n tarjoamassa laitteistossa, mutta sitä operoidaan Helsingin yliopistolta käsin. HIP osallistuu datankäsittelykeskuksen rahoittamiseen.

Laukaisun jälkeen muutama ensimmäinen kuukausi kului kalibrointiin ja instrumenttien testailuun. Aivan ilman yllätyksiä alkuvaihe ei sujunut, niin kuin tuskin koskaan suurissa satelliittihankkeissa.

Suurin ongelma oli jään kerääntyminen detektoreihin. Maan ilmakehästä peräisin olevaa vesihöyryä kulkeutui pieni määrä satelliitin mukana, ja avaruuden olosuhteissa se alkoi kerääntyä jääksi detektorien pinnalle. Jään poistamiseksi havaintojen tekeminen keskeytettiin hetkeksi, ja instrumentteja lämmitettiin, kunnes jää oli poistunut. Operaatio jouduttiin toistamaan vielä kertaalleen, sillä ensimmäisen yrityksen jälkeen jää palasi – kerääntyen toisella kerralla edellistä hankalampiin paikkoihin. Toisen lämmitysjakson jälkeen jää on pysynyt poissa, ja kesäkuun 2024 jälkeen satelliitti ja sen instrumentit ovat toimineet ongelmitta.

Ensimmäisiä Euclidin datasta koostettuja promokuvia julkistettiin jo vuoden 2024 toukokuussa, ja niitä saatiin katsella Suomen TV-uutisissakin. Saimme nähdä upeita kuvia esimerkiksi Orionin tähdistössä sijaitsevasta heijastussumusta Messier 78 (kuva 1). Niin upeita kuin nämä oman Linnunratamme kohteet ovatkin, ne eivät ole Euclidin pääkohde. Euclidin varsinainen kohde ovat kaukaiset galaksit miljardien valovuosien päässä oman galaksimme ulkopuolella.    Euclidin laaja kartoitusalue, “wide survey”, kattaa kolmasosan koko taivaasta, noin 14 000 neliöastetta Linnunradan tason ulkopuolella. Linnunradan lisäksi kartoitusalueen ulkopuolelle on jätetty aurinkokunnan taso, jossa eläinratavalo häiritsee havaintoja.  Koko kartoitusalueen kattamiseen kuluu kuusi vuotta.

Euclid kuvaa taivasta sekä näkyvän valon alueella että infrapuna-alueella. Kaukaisimmat kohteet ovat punasiirtymällä z=2, mikä ajaksi muutettuna vastaa kymmentä miljardia vuotta. Euclidin tekemä kartoitus kattaa siis kolme neljännestä maailmankaikkeuden historiasta.  Sen kauemmas taaksepäin Euclid ei pyrikään katsomaan, sillä mielenkiinnon pääkohde, kiihtyvä laajaneminen, alkaa näkyä vasta laajenemishistorian loppupuolella.

Laajan kartoitusalueen lisäksi Euclidin kohteisiin kuuluu kolme tarkan kartoituksen aluetta, “deep surveys”.  Ne ovat kolme pientä pyöreähköä aluetta, kaksi eteläisellä ja yksi pohjoisella taivaanpuoliskolla, ja ne kattavat yhteensä 53 neliöasteen suuruisen alueen. Ne toimivat eräänlaisina kalibraatioalueina, ja ne kuvataan kymmeniä kertoja Euclidin kuuden vuoden toiminta-ajan aikana. Alueet on nimetty niiden sijainnin mukaan eteläiseksi, pohjoiseksi ja Fornax-alueeksi. Viimeinen on saanut nimensä tähtikuviosta, jonka alueella se sijaitsee (kuva 2).

Maaliskuussa 2025 ESA julkaisi osan Euclidin keräämästä datasta, ja joukon siihen perustuvia tuloksia. Datanjulkistus kulkee nimellä Q1 – First Quick Release. Nyt julkistetut havainnot on kerätty tarkan kartoituksen alueilta, mutta jäljitellen laajan kartoituksen alueen tarkkuutta. Toisin sanoen, vaikka Euclid on jo kuvannut kyseiset alueet useaan kertaan, sisällytettiin julkaisuun vain yhden mittauskerran data kultakin kolmelta alueelta. Tarkoitus on antaa esimakua siitä minkälaista Euclidin laajan kartoituksen havaintodata tulee olemaan, ja antaa näin tutkijoille mahdollisuus valmistautua ensimmäiseen varsinaiseen datanjulkistukseen, joka on ohjelmassa vuonna 2026.

Q1-julkaisuun sisällytetty taivaanalue on liian pieni, jotta sitä voitaisiin käyttää kosmologisiin tutkimuksiin, mutta koko joukko tähtitieteen alaan kuuluvia tutkimuksia hyödyntää sitä jo.  Datan ohella julkaistiin samaan aikaan yli 30 tieteellistä paperia. Tuloksiin sisältyy muun muassa suuri joukko aikaisemmin tuntemattomia voimakkaita gravitaatiolinssejä (kuva 3). Tyypillisen gravitaatiolinssin läpimitta mitataan kaarisekunneissa. Sellaisen havaitseminen vaatii resoluutiota, joka ei ole mahdollinen maanpinnalta käsin. Pelkästään Q1-julkaisuun sisältyy lähes 500 kuvattua gravitaatiolinssiä, mikä kaksinkertaistaa avaruudesta kuvattujen linssien lukumäärän.  Elinaikanaan Euclid tulee mullistamaan gravitaatiolinssien tutkimuksen.

Euclid on laajakulmateleskooppi, joka näkee kerralla 0.57 neliöasteen suuruisen osan taivasta, noin kolmen täysikuun verran. Se on avaruusteleskoopille paljon – sitä voi verrata esimerkiksi Hubble-avaruusteleskooppiin, jonka kerralla näkemä alue on vain 0.003 neliöastetta. Vaikka Q1 sisältää vain pienen osan Euclidin datasta, katettu alue on suuruudeltaan  jo samaa luokkaa kuin Hubblen koko 30 vuoden toiminta-aikanaan kuvaama alue. Ensimmäinen varsinainen datanjukistus, “Data Release 1, DR1” on ohjelmassa vuoden 2026 lokakuussa. Se sisältääkin jo 1900 neliöasteen suuruisen alueen, seitsemäsosan Euclidin laajan kartoituksen alueesta. Datan kerääminen DR1-julkistusta varten tulee päätökseen kesäkuussa, minkä jälkeen vuosi on varattu sen analysointiin. Ensimmäisiä Euclidin havaintoihin perustuvia kosmologisia tuloksia voidaan siis odottaa ensi vuoden syksyllä. Silloin ehkä osataan sanoa jotain myös pimeästä energiasta.

Elina Keihänen
vanhempi tutkija
Helsingin yliopisto ja Fysiikan tutkimuslaitos (Euclid projekti)