Il telescopio spaziale Euclid dell’Agenzia spaziale europea (ESA) ha completato la prima parte del suo lungo viaggio nello spazio il 1° maggio 2023, quando è arrivato in Florida su una nave dall’Italia. È previsto il decollo su un razzo Falcon 9, costruito da SpaceX, da Cape Canaveral all’inizio di luglio.
Euclid è progettato per fornirci una migliore comprensione delle componenti “misteriose” del nostro universo, note come materia oscura ed energia oscura.
A differenza della materia normale che sperimentiamo qui sulla Terra, la materia oscura non riflette né emette luce. Tiene insieme le galassie e si pensa che costituisca circa l’80% di tutta la massa dell’universo. La conosciamo da un secolo, ma la sua vera natura rimane un enigma.
L’energia oscura è altrettanto sconcertante. Gli astronomi hanno dimostrato che l’espansione dell’universo negli ultimi cinque miliardi di anni ha accelerato più velocemente del previsto. Molti credono che questa accelerazione sia guidata da una forza invisibile, che è stata soprannominata energia oscura. Questa costituisce circa il 70% dell’energia nell’universo.
Euclid mapperà questo “universo oscuro”, utilizzando una suite di strumenti scientifici per far luce su diversi aspetti dell’energia oscura e della materia oscura.
Una luce nel buio
Dopo il lancio, Euclid intraprenderà un viaggio di un mese verso una regione nello spazio chiamata secondo punto lagrangiano Terra-Sole, che è cinque volte più lontana da noi della Luna. È dove l’attrazione gravitazionale del Sole e della Terra si bilancia e fornisce a Euclide un punto di osservazione stabile per osservare l’universo. Euclid si unirà a questo punto al James Webb Space Telescope (JWST) e sarà il compagno perfetto di quell’incredibile osservatorio spaziale.
Euclid è progettato per studiare l’intero universo, quindi necessita di strumenti con ampi campi visivi. Più ampio è il campo visivo dello strumento di imaging, maggiore è l’universo che può osservare. Per fare ciò, Euclid utilizza un telescopio relativamente piccolo rispetto a JWST. In termini di dimensioni, Euclid ha all’incirca le dimensioni di un camion rispetto al JWST delle dimensioni di un aereo. Ma Euclid trasporta anche alcune delle più grandi fotocamere digitali dispiegate nello spazio con campi visivi centinaia di volte maggiori di quelli del JWST.
Forme e colori
Lo strumento Euclid VIS (o visibile), costruito principalmente nel Regno Unito, è progettato per misurare le posizioni e le forme di quante più galassie possibile per cercare sottili correlazioni in questi dati causati dalla lente gravitazionale della luce, mentre viaggia verso noi attraverso la materia oscura interposta. Questo effetto di lente gravitazionale è debole, solo una parte su centomila per la maggior parte delle galassie, quindi sono necessarie molte galassie per vedere l’effetto in alta definizione. Pertanto VIS produrrà una qualità dell’immagine simile a quella di un telescopio Hubble su un terzo del cielo notturno.
VIS, tuttavia, non può misurare i colori degli oggetti. Ciò è necessario per misurare la loro distanza attraverso l’effetto redshift, in cui la luce di quegli oggetti viene spostata su lunghezze d’onda più lunghe, o più rosse, in un modo correlato alla loro distanza da noi. Alcuni di questi dati dovranno provenire da osservatori terrestri esistenti e pianificati, ma Euclid dispone anche dello strumento NISP (Near-Infra Spectrometer and Photometer) che è specificamente progettato per misurare i colori e gli spettri infrarossi, e quindi gli spostamenti verso il rosso, per il galassie più lontane che Euclide vedrà.
Per misurare l’energia oscura, NISP sfrutterà una tecnica relativamente nuova chiamata Baryon Acoustic Oscillations (BAO) che fornisce una misurazione accurata della storia di espansione dell’universo nei suoi ultimi 10 miliardi di anni. Quella storia è vitale per testare possibili modelli di energia oscura, comprese le modifiche suggerite alla Teoria della Relatività Generale di Einstien.
Un tesoro
Un tale esperimento richiede un esercito di scienziati e non tutti lavorano esclusivamente sulla materia oscura e sull’energia oscura. Come JWST, Euclid sarà un tesoro di nuove scoperte in molte aree dell’astronomia. Il consorzio Euclid ha bisogno di centinaia di persone che aiutino a sviluppare il sofisticato software necessario per unire i dati spaziali con i dati terrestri ed estrarre, con elevata precisione, le forme ei colori di miliardi di galassie.
Questo software è stato anche controllato e verificato utilizzando alcune delle più grandi simulazioni dell’universo che siano mai state costruite. Dopo essere arrivato a L2, Euclid sarà sottoposto a diversi mesi di test, convalida e calibrazione per garantire che gli strumenti e il telescopio funzionino come previsto. Conosciamo tutti un’attesa così nervosa dopo il recente lancio di JWST.
Una volta pronto, Euclid intraprenderà un’indagine quinquennale di 15.000 gradi quadrati del cielo con circa 2.000 scienziati di tutto il mondo che raccolgono risultati lungo il percorso. Tuttavia, il vero potere di Euclide sarà realizzato solo una volta che avremo tutti questi dati insieme e analizzati attentamente. Ciò potrebbe richiedere altri cinque anni, portandoci fino al prossimo decennio prima di avere le nostre risposte oscure finali. Il lancio di SpaceX quindi sembra solo il punto a metà della storia di Euclid.
Autore
Robert Nichol, Università del Surrey
