ESA vedtar ARRAKIHS som F2-oppdrag: Europa leder utforskningen av universet med lav overflatelysstyrke

Den europeiske romfartsorganisasjonen (ESA) har offisielt vedtatt ARRAKIHS som det andre FAST-klasse (F2) vitenskapsoppdraget, med mål om oppskytning i 2030. ESAs beslutning starter oppdragets kritiske design- og byggefase, der romfartøyet og dets vitenskapelige instrumenter skal bygges, integreres og romkvalifiseres.

Avdekke det lyssvake universet

Utvalgt av ESA i 2022, er ARRAKIHS (Analysis of Resolved Remnants of Accreted galaxies as a Key Instrument for Halo Surveys) designet for å svare på et sentralt spørsmål i moderne kosmologi: hvordan bygger galakser opp massen sin over tid innenfor den kosmologiske standardmodellen?

De stjernefylte haloene med lav overflatelysstyrke rundt galakser som Melkeveien fungerer som arkiv. De inneholder tidevannstrømmer av stjerner og dvergsatellittgalakser som er etterlatt av tidligere fusjoner og akkresjonshendelser. Disse strukturene er ofte mange størrelsesordener svakere enn hovedgalaksen og vanskelige å oppdage med eksisterende undersøkelser.

«Mange av disse strukturene er ekstremt svake og vanskelige å studere systematisk med eksisterende observasjoner,» forklarer Rebekka Coles-Bieri (UZH), oppdragets vitenskaplige koordinator.

ARRAKIHS vil gjøre det mulig å kvantifisere hvor vanlige ulike akkresjonshendelser er, og knytte dem til galaksemasser, miljø og mørke materie-haloers egenskaper.

Et internasjonalt samarbeid — og Norges sterke rolle

ARRAKIHS utvikles av ESA sammen med ARRAKIHS Mission Consortium (AMC), ledet av professor Rafael Guzmán (IFCA, CSIC–UC). Konsortiet omfatter mer enn 250 forskere og ingeniører fra syv ESA-medlemsland, ledet av Spania (Østerrike, Belgia, Norge, Portugal, Sverige og Sveits), i tillegg til bidrag fra institusjoner og industri i Storbritannia, Frankrike, Danmark, Nederland, USA, Taiwan og Thailand.

Norge og Universitetet i Oslo (Institutt for teoretisk astrofysikk, ITA) deltar aktivt i ARRAKIHS. Sijing Shen, professor ved ITA, er koordinator for den norske deltakelsen og medlem av oppdragets kjernegruppe. Hun er også medleder for arbeidsgruppen for kosmologiske modeller (COS), som produserer avanserte simuleringer skreddersydd for universet med lav overflatelysstyrke. Martin Wiesmann og Stein Vidar Hagfors Haugan, seniormedarbeidere ved ITA, bidrar til Instrument-, operasjons- og vitenskapsdatacenteret (IOSDC) med støtte fra Norsk Romsenter; Martin er nestleder for IOSDC. Det norske selskapet Integrated Detector Electronics AS, IDEAS, skal designe og produsere grensesnittkortet for nær-infrarødt (NIR) — en vesentlig kontrakt og anerkjennelse for selskapet. UiO-teammedlemmene Martina D'Angelo (rådgiver av ITA) og Sijing Shen arbeider også med et EU-outreach-forslag (AURA) som kombinerer formidlingsaktiviteter med norske kunstnere og videregående elever.

«ARRAKIHS vil revolusjonere vår forståelse av galaksedannelse og -utvikling. Ved ITA er vi begeistret for å bidra med vår ledende data­behandling, høyytelsesregning og dyptgående vitenskapelige utforskning i ESAs arbeid med å avdekke det lyssvake universet. Vi er også glade for at norsk industri, gjennom IDEAS, kan levere et så stort bidrag som NIR-grensesnittkortet.» — Professor Sijing Shen, koordinator for den norske deltakelsen i ARRAKIHS.

Fra konsept til vedtatt oppdrag

I løpet av de siste årene har AMC gjort om et ambisiøst vitenskapelig konsept til et ESA-vedtatt oppdrag. Framgang så langt inkluderer:

• Nye høyoppløselige kosmologiske simuleringer og realistiske galaxemodeller brukes for å forutsi svake halo-signaturer.
• Design av nøkkel-underkomponenter til instrumentet og prototyp-hardware.
• Utvikling av bakkebasert programvare og datasystemer for behandling av dype observasjoner med lav overflatelysstyrke.
• Drift av et bakkedemonstrator-kamera ved Javalambre Astrophysical Observatory og innhenting av dype observasjoner som styrker oppdragets vitenskapelige begrunnelse.

Med ESAs vedtak går ARRAKIHS nå inn i byggingen av romfartøy og instrumenter og i sluttutviklingen av vitenskapsdatapipelinen foran oppskytningen i 2030.

Hurtigfakta

• ARRAKIHS skal ta bilder av minst 80 Melkeveis-lignende galakser i det lokale universet.
• Hver galakse vil bli observert i totalt 150 timer, fordelt på 900 eksponeringer, hver med 10 minutters integrasjonstid.
• Romfartøyet går i bane rundt Jorden hvert 100. minutt.

Noter til redaktører

ARRAKIHS: Analysis of Resolved Remnants of Accreted galaxies as a Key Instrument for Halo Surveys.

Utvalgt til ESAs vitenskapsprogram: 2022. Vedtatt: 2026. Planlagt oppskytning: 2030.

Mer informasjon: https://www.arrakihs-mission.eu/

Høyoppløselige bilder, simuleringsbilder og konsortiekontakter er tilgjengelige på forespørsel.

Kontakt

Sijing Shen, UiO (ITA) — koordinator for den norske deltakelsen

Mobil: +47 922 86 847

E-post: sijing.shen@astro.uio.no