En högenergiundersökning av det tidiga universum, ett infrarött observatorium för att studera bildandet av stjärnor, planeter och galaxer, och en Venus orbiter kommer att övervägas för ESA:s femte medelklassuppdrag i dess Cosmic Vision vetenskapsprogram, med ett planerat lanseringsdatum 2032.

De tre kandidaterna, Transient High Energy Sky and Early Universe Surveyor (Theseus), Space Infrared teleskop för kosmologi och astrofysik (Spica), och EnVision-uppdraget till Venus valdes ut bland 25 förslag som lagts fram av det vetenskapliga samfundet.

Theseus, Spica och EnVision kommer att studeras parallellt och ett slutgiltigt beslut väntas 2021.

"Jag är imponerad över kvaliteten och bredden på de uppdrag som föreslås för M5. Vart och ett av de utvalda förslagen har högt vetenskapligt värde, och skulle säkerställa en fortsättning av Europas expertis inom planetvetenskapens områden, astrofysik och kosmologi, säger Günther Hasinger, ESA:s vetenskapschef.

Hur började universum och vad är det gjort av?

Theseus är ett nytt uppdrag att övervaka övergående händelser i högenergiuniversum över hela himlen och över hela den kosmiska historien. Särskilt, det lovar att göra en fullständig folkräkning av gammastrålningsutbrott från universums första miljarder år, för att hjälpa till att kasta ljus över de första stjärnornas livscykel.

Gammastrålning kan släppas ut under en supernova, eller när en döende stjärna kollapsar efter en sådan explosion och bildar en neutronstjärna eller ett svart hål, till exempel. Theseus skulle ge utlösare i realtid och exakta platser för sådana hög energi händelser, som också skulle kunna följas upp av andra rymd- eller markbaserade anläggningar som arbetar med komplementära våglängder.

Dessutom, Theseus skulle också kunna följa upp gravitationsvågobservationer genom att lokalisera och identifiera strålning från källor som upptäckts av andra detektorer.

Hur bildades de första stjärnorna och galaxerna?

Förstå galaxernas ursprung och utveckling, stjärnor, planeter och livet i sig är ett grundläggande mål för astronomi. Dessa ämnen kan utforskas med en känslig infraröd undersökning, tittar genom molnen av damm som vanligtvis skymmer platserna för stjärnfödelse.

Spica, ett gemensamt europeiskt-japanskt projekt som erbjuder betydande förbättringar av fjärrinfraröd spektroskopi och undersökningskapacitet jämfört med NASA:s Spitzer och ESA:s Herschel rymdobservatorier, skulle säkerställa att fortsatta framsteg kan göras på detta område.

Det skulle också komplettera kapaciteten hos befintliga och planerade större observatorier, som det markbaserade Atacama Large Millimeter/submillmeter Array och det rymdbaserade Webb-teleskopet.

Varför utvecklades jorden och Venus så olika?

Venus anses ofta vara jordens onda tvilling. Trots att de är ungefär lika stora och grannar i det inre solsystemet, de två planeterna har utvecklats väldigt olika:Venus har upplevt en katastrofal skenande växthuseffekt och är idag omgärdad av en tjock giftig atmosfär.

EnVision följer på ESAs mycket framgångsrika Venus Express som främst fokuserade på atmosfärisk forskning. Planerad att genomföras med NASA-deltagande, nästa generations EnVision skulle bestämma naturen och nuvarande tillstånd för geologisk aktivitet på Venus och dess förhållande till atmosfären, för att bättre förstå de två evolutionära vägarna för de två planeterna.

Det skulle kartlägga ytan och få detaljerade radarbilder, förbättra de som erhölls av NASA:s Magellan på 1990-talet för att ge större insikt i ytans geologiska utveckling.

De kommande åren kommer att ge en detaljerad teknisk och vetenskaplig definition av de tre begreppen, innan ett uppdrag väljs ut för att fylla den femte medelklassen i ESA:s Cosmic Vision-plan.