Euclid, la missione ESA a caccia delle forze oscure dell’universo...

Osserverà mille miliardi di galassie fino a una distanza di 10 miliardi di anni luce: il Telescopio Euclid, che ha lasciato la Terra lo scorso primo luglio a bordo di un razzo Falcon 9 di Space X, creerà la più grande mappa 3D dell’Universo mai realizzata.

Il Telescopio spaziale progettato dall’Agenzia Spaziale Europea sarà in grado di scrutare galassie mai viste prima, per esplorare l’espansione dell’Universo nel corso della storia cosmica e rivelare importanti indizi sulla natura della materia oscura e dell’energia oscura.

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Euclid, il telescopio capace di “vedere” l’Universo oscuro

Oggi il Telescopio Euclid si trova a un milione e mezzo di km da noi, in orbita intorno al punto L2 di equilibrio gravitazionale tra Sole, Terra e Luna. Ad aspettarlo, quando è arrivato a destinazione lo scorso 30 luglio, i telescopi spaziali Gaia e James Webb, che si muovono attorno allo stesso punto lagrangiano.

La missione Euclid è progettata e gestita dall’ESA, l’Agenzia Spaziale Europea, con il contributo della NASA e di un consorzio di oltre 2000 scienziati provenienti da 300 istituti in 14 Paesi europei (Austria, Belgio, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Norvegia, Portogallo, Romania, Spagna, Svizzera e Regno Unito), con Stati Uniti, Canada e Giappone.

Il compito della missione è quello di creare la più dettagliata mappa del cosmo mai realizzata, per scoprire i misteri dell’Universo oscuro, quello composto di materia ed energia oscura, che sappiamo rappresentare oltre il 95 per cento del cosmo per come lo conosciamo.

Oggi sappiamo che l’Universo è composto di materia ordinaria per appena il 4,9 per cento. La materia oscura rappresenta il 27 per cento del cosmo, e tutto il resto è energia oscura. E, come osservò nel 2013 il cosmologo e fisico teorico Stephen Hawking, “l’anello mancante nella cosmologia è la natura della materia oscura e dell’energia oscura”.

Euclid aiuterà gli scienziati a studiare la distribuzione su larga scala delle galassie e delle strutture cosmiche, e quindi della materia oscura: la luce visibile all’interno degli ammassi galattici può essere usata per mappare la distribuzione della materia oscura, che non è casuale ma forma ammassi, filamenti e spazi vuoti.

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Le prime immagini di Euclid: rivoluzione per l’astronomia

Il Telescopio Euclid produrrà immagini nello spettro del visibile, come il vecchio caro Hubble, e nell’infrarosso, che copriranno un terzo del cielo: questo gli consentirà di elaborare il più grande e completo catalogo di galassie mai realizzato prima. Quello che rende speciale il Telescopio Spaziale dell’ESA è la sua capacità di creare immagini straordinariamente nitide di porzioni enormi di cielo.

Le prime immagini di Euclid sono un esempio sfolgorante delle potenzialità della missione europea: pubblicate lo scorso 7 novembre, hanno già rivelato nuove galassie e dettagli mai visti prima.

“Non avevamo mai visto prima d’ora immagini astronomiche di questo tipo, contenenti così tanti dettagli”, ha affermato René Laureijs, Scienziato di progetto dell’ESA.

“Sono ancora più belle e nitide di quanto potessimo sperare, e mostrano molte caratteristiche inedite in zone ben conosciute dell’Universo vicino. Ora siamo pronti a osservare miliardi di galassie e a studiare la loro evoluzione nel corso del tempo cosmico“.

Tra le prime immagini di Euclid, un eccezionale ritratto dell’ammasso di galassie Perseo, che mostra 1.000 galassie appartenenti all’ammasso di Perseo e oltre 100.000 galassie più lontane sullo sfondo, molte delle quali non erano mai state osservate prima.

Alcune di esse sono così lontane, nel tempo e nello spazio, che la loro luce ha impiegato 10 miliardi di anni per raggiungere l’occhio di Euclide. La mappatura di galassie come queste permetterà agli scienziati di indagare l’evoluzione dell’Universo, a partire dal ruolo della materia oscura.

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Il detective delle galassie e degli ammassi globulari

Il Telescopio Euclid si è anche cimentato con un grande classico della fotografia astronomica, la nebulosa Testa di Cavallo (o Barnard 33), nella costellazione di Orione.

Il vivaio stellare più fotogenico dell’Universo vicino è già stato immortalato da Hubble e dal James Webb Telescope; l’immagine di Euclid, però, fa intravedere agli scienziati la concreta possibilità di individuare oggetti mai visti prima, come pianeti della massa di Giove, giovani nane brune e stelle di recente creazione.

La stessa eccitazione ha accompagnato le prime immagini dell’Ammasso globulare NGC 6397 e della galassia nana NGC 6822: per la prima volta è stato possibile osservare un intero ammasso globulare in un’unica osservazione. L’occhio di Euclid può spingersi a distanze mai raggiunte prima, per osservare stelle e galassie agli albori dell’Universo e permetterci finalmente di iniziare a leggere la storia della Via Lattea e del Cosmo intero.

Nei prossimi sei anni, Euclid sarà il “detective dell’Universo oscuro”: osserverà forme, distanze e movimenti di miliardi di galassie, indagando fenomeni che sono avvenuti in un tempo in cui la Terra era ancora molto lontana dall’essere quello che conosciamo.

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Come indagheremo il mistero della materia oscura

Per comprendere l’influenza della materia oscura sull’Universo, bisogna capire come si è espanso e come è evoluto nel corso della storia cosmica. Per adesso, quasi tutto quello che sappiamo su come si formano le stelle e le galassie è racchiuso nelle complesse simulazioni elaborate dagli scienziati.

Grazie ai progressi nelle osservazioni e nella modellizzazione teorica, è emerso un quadro chiaro di come si formano le strutture cosmiche e di come crescono e interagiscono tra loro.

Restano però dei misteri fondamentali: la materia oscura e l’energia oscura influenzano il movimento e la distribuzione delle fonti visibili ma non emettono, riflettono o assorbono alcuna luce, quindi gli scienziati non sanno ancora cosa siano realmente queste entità oscure che costituiscono il 95 per cento dell’Universo.

Euclid nasce per rispondere a questa domanda, e non a caso si serve di una delle più accurate e complete simulazioni mai realizzate, la Euclid Flaghsip Simulation, che servirà agli scienziati come “guida” per indagare gli effetti delle “forze oscure” sul resto del cosmo.

“La materia oscura unisce le galassie e le fa ruotare più rapidamente di quanto la sola materia visibile possa spiegare; l’energia oscura sta guidando l’espansione accelerata dell’Universo. Euclid consentirà per la prima volta ai cosmologi di studiare insieme questi misteri oscuri concorrenti”, spiega il Direttore scientifico dell’ESA, la professoressa Carole Mundell.

“Euclid farà un salto nella nostra comprensione del cosmo nel suo insieme, e queste squisite immagini di Euclid mostrano che la missione è pronta per aiutare a rispondere a uno dei più grandi misteri della fisica moderna”.

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Il contributo della Svizzera alla missione di Euclid

La missione di Euclid può contare sul contributo di un consorzio di oltre 2000 scienziati provenienti da 300 istituti in 14 Paesi europei, più Stati Uniti, Canada e Giappone. Tra questi ci sono anche quattro istituzioni accademiche svizzere, con l’Università di Ginevra a fare da “capofila”.

Gli astrofisici dell’ateneo ginevrino hanno sviluppato un software per la misurazione della distanza delle galassie, e l’Istituto elvetico è responsabile della parte meccanica dell’imager ottico VIS, che richiede estrema affidabilità e precisione.

I ricercatori dell’Università di Zurigo, invece, sono in attesa dei primi dati di Euclid: hanno lavorato alle simulazioni che replicano la distribuzione delle galassie, e studieranno le proprietà della materia oscura nel nostro Universo.

I data scientists della Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Nordoccidentale si sono occupati di implementare alcune componenti chiave per l’elaborazione della grande mole di dati che ci si aspetta da Euclid. Il team ha anche sviluppato dei modelli di deep learning in grado di identificare automaticamente diverse tipologie di galassie.

Gli scienziati della Politecnico Federale di Losanna (EPFL) si stanno invece concentrando sul fenomeno delle lenti gravitazionali, un fenomeno di deviazione della luce da parte di una galassia massiccia (che fa appunto da lente): si prevede che Euclid osserverà circa 100.000 oggetti di questo tipo.

Le lenti gravitazionali possono essere utilizzate per “amplificare” i segnali del Cosmo e per misurare il tasso di espansione dell’Universo, la costante di Hubble.

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