Stockholmsforskare bidrar till rymdteleskop som ska kartlägga galaxernas dolda halor

Uppdraget går in i sin kritiska designfas inför uppskjutningen 2030

Europeiska rymdorganisationen (ESA) har officiellt antagit ARRAKIHS som sitt andra vetenskapliga uppdrag i Fast-klass (F2) och bekräftar därmed den planerade uppskjutningen 2030. Beslutet markerar inledningen på uppdragets nästa stora fas, då rymdfarkosten och dess vetenskapliga instrument ska byggas, integreras och rymdkvalificeras.

ESA:s antagande följer på att uppdraget framgångsrikt passerat de centrala milstolparna i den konceptuella och förberedande designfasen – bland annat den preliminära designgranskningen (Preliminary Design Review, PDR) av instrumentet och leveransen av "Red Book" (den röda boken). Alltså definitionsstudierapporten som beskriver ARRAKIHS vetenskapliga, tekniska, den organisatoriska samt praktiska genomförandeplanen.

Att synliggöra det svaga universum

ARRAKIHS (Analysis of Resolved Remnants of Accreted galaxies as a Key Instrument for Halo Surveys) valdes ut av ESA 2022 och utformades för att ge ny kunskap om en av de stora öppna frågorna inom modern astrofysik: hur galaxer bildas och utvecklas inom kosmologins standardmodell.

De diffusa stjärnhalorna med låg ytljusstyrka kring galaxer som Vintergatan bevarar avgörande information om hur galaxer bildats och utvecklats. De avslöjar de samlade effekterna av mörk materia, galaxsammanslagningar och andra processer som format galaxer genom kosmisk tid.

– Många av dessa strukturer är extremt svaga och svåra att studera systematiskt med befintliga observationer, förklarar Rebekka Coles-Bieri (UZH), uppdragets vetenskapliga koordinator.

Tillsammans med Lunds universitet leder Azadeh Fattahis grupp vid Stockholms universitet arbetet med de kosmologiska simuleringarna inom uppdragets teoriteam. Fler än 30 forskare som utvecklar och analyserar kosmologiska simuleringar i forskningens framkant och tar fram de förutsägelser och tolkningar som behövs för att förstå vad teleskopet faktiskt kommer att se.

Simuleringarna används sedan för att skapa modellbilder av uppdragets mål, Vintergatslika galaxer i det närliggande universum och de svaga stjärnstrukturerna runt dem, samt för att klarlägga vad observationerna kan avslöja om galaxbildning och den mörka materians natur.

För Fattahi, som kom till OKC 2025 som Wallenberg Academy Fellow, har de senaste månaderna inneburit en balansgång mellan glädjen över ett uppdrag på väg mot ESA:s godkännande och den tunga arbetsbördan med att ta sig dit.

– Jag är väldigt entusiastisk, och kanske en aning nervös, för det kommer mer ansvar framöver. Vi måste jobba hårt för att skapa det ramverk som ger bästa möjliga forskningsresultat inom uppdraget; man känner ansvarets tyngd. Hittills har det inneburit mycket arbete för hela teamet mot många deadlines. Att skriva ett stort dokument (Red Book) om de vetenskapliga frågor teleskopet kan besvara och om instrumentens utformning, som lämnades in för två månader sedan.

Den intensiteten har, säger hon, vägts upp av människorna hon samarbetar med löpande inom uppdraget.

– Jag har verkligen uppskattat att arbeta med teamet. De är entusiastiska, stöttande och förstående, och de är en stor del av varför jag tycker så mycket om det här projektet. Det är en riktigt fin arbetsmiljö, avslutar hon.

ARRAKIHS öppnar därmed ett nytt observationsfönster mot det till stor del outforskade universum med låg ytljusstyrka, och möjliggör studier av tidigare dolda stjärnkomponenter i galaxernas halor.

Ett internationellt samarbete

ARRAKIHS utvecklas i ett samarbete mellan ESA och ARRAKIHS Mission Consortium (AMC), som leds av professor Rafael Guzmán vid Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC–UC).

Konsortiet omfattar fler än 250 forskare och ingenjörer från sju ESA-medlemsstater under spansk ledning – Österrike, Belgien, Norge, Portugal, Sverige och Schweiz – tillsammans med ytterligare bidrag från institutioner och företag i Storbritannien, Frankrike, Danmark, Nederländerna, USA, Taiwan och Thailand. En del av det svenska bidraget finansieras av Rymdstyrelsen.

Från koncept till antaget uppdrag

Under de senaste åren har det internationella ARRAKIHS-konsortiet omvandlat ett mycket ambitiöst vetenskapligt koncept till ett fullt etablerat rymduppdrag inom ESA:s vetenskapsprogram.

Framstegen har möjliggjorts av stora vetenskapliga och tekniska landvinningar: utvecklingen av nya, högupplösta kosmologiska simuleringar och galaxmodeller, design av centrala delsystem i de vetenskapliga systemen ombord, den inledande uppbyggnaden av markbaserad infrastruktur för vetenskapliga data och dataanalyssystem, driften av en en markbaserad demonstratorkamera (en demonstrationskamera för marktester) installerad vid Javalambre-observatoriet samt insamlingen av allt djupare observationer som ytterligare stärker uppdragets vetenskapliga grund.

I och med ESA:s officiella antagande går ARRAKIHS nu in i byggfasen inför uppskjutningen 2030.