Le prime immagini dallo spazio scattate da Euclid, il telescopio europeo dell’ESA

L'Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha pubblicato le prime immagini ottenute dal telescopio spaziale Euclid, lanciato il primo luglio scorso da Cape Canaveral, in concomitanza col suo arrivo nel punto L2, a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra. Le immagini rilasciate sono tra le più dettagliate ottenute fino ad ora del cosmo e mostrano come Euclid sarà in grado di ottenere e superare la qualità delle immagini e gli obiettivi scientifici che si era prefissato.

Le immagini di Euclid

Le prime immagini rilasciate dall'ESA provenienti da Euclid lasciano a bocca aperta. Queste immagini sono state ottenute con soli pochi minuti di esposizione, una frazione del tempo che utilizzerà Euclid nella sua fase operativa, al fine di testare il corretto funzionamento delle ottiche e degli strumenti di bordo. Le immagini rilasciate fanno ancora parte della fase di test, come si evince dalla presenza di strutture a forma di striscia dovute all'impatto di raggi cosmici col sensore che registra le immagini o attraverso le strutture a forma di anello dovute alla riflessione della luce nelle ottiche del telescopio. Questi artefatti vengono poi corretti in un secondo momento al fine di preparare le immagini per l'analisi scientifica.

Le immagini in banda ottica

La prima immagine rilasciata dall'ESA mostra un mosaico di quattro immagini in banda ottica ottenute con 4 dei 36 sensori dello strumento VIS con un tempo di esposizione di 566 secondi e che coprono un'area di cielo pari a circa un quarto della Luna piena per lato . Da queste immagini, non calibrate e non corrette per artefatti quali i raggi cosmici, è possibile apprezzare la qualità delle ottiche del telescopio e la eccezionale risoluzione che Euclid è in grado di raggiungere. Questa qualità è dovuta sia ai moderni strumenti, sia all'assenza dell'effetto di sfocatura dovuto all'atmosfera terrestre (in gergo seeing). In questo mosaico possiamo intravedere galassie a spirale ed ellittiche, stelle vicine e distanti, ammassi di stelle ed altri oggetti che risulteranno meglio visibili una volta corrette le immagini.

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Di Filippo Bonaventura

Il cielo in infrarosso

La seconda immagine rilasciata mostra un'altra regione di cielo osservata in banda infrarossa attraverso lo strumento NISP con un tempo di esposizione di circa 100 secondi. Anche questa immagine non è stata ancora processata del tutto, come si evince dalle strutture a forma di striscia causate dall'impatto dei raggi cosmici sul sensore. Oggetti come galassie, stelle e ammassi stellari sono anch'essi visibili in questa immagine che, una volta corretta, sarà in grado di mostrare galassie molto più lontane (e quindi più vecchie) di quelle mostrate dallo strumento VIS, poiché, all'aumentare della distanza, la luce degli oggetti si sposta verso il rosso, cioè verso lunghezze d'onda maggiori come quelle appunto del vicino infrarosso.

Lo spettro delle galassie

La terza immagine, anch'essa ottenuta con 100 secondi di esposizione, è invece diversa dalle precedenti poiché proviene dallo spettrografo dello strumento NISP. Ognuna delle strisce verticali visibili in questa immagine non è più un raggio cosmico, bensì lo spettro di una galassia o di una stella. Quello che lo spettrografo fa è prendere la luce proveniente da un oggetto celeste e scomporla nelle sue lunghezze d'onda costituenti. Ogni punto di ciascuna delle strisce è quindi una diversa lunghezza d'onda. Una volta che anche questa immagine verrà calibrata, zoomando si potranno notare zone più chiare e zone più scure in ciascuna delle strisce, corrispondenti all'emissione o all'assorbimento di particolari elementi chimici che sono presenti in una galassia o in una stella.

Gli obiettivi scientifici di Euclid

Il telescopio spaziale Euclid ha come obiettivo dichiarato lo studio della materia oscura e della energia oscura che dominano il contenuto di materia-energia dell'Universo. Tutto ciò che vediamo intorno a noi è fatto di quello che gli astronomi definiscono materia barionica, ovvero costituita di protoni, elettroni e neutroni. Essa però costituisce solo il 5% del contenuto di materia-energia del nostro Universo, mentre il restante 95% (25% materia oscura, 70% energia oscura) è fatto di qualcosa la cui natura ci è completamente ignota.

Euclid tenterà di indagare la parte oscura dell'Universo misurando due caratteristiche fondamentali delle galassie: la loro forma e la loro distanza. La forma delle galassie che osserviamo infatti non è quella reale che le galassie possiedono, poiché la luce proveniente da esse viene distorta dal campo gravitazionale della massa che permea l'Universo tra la galassia e noi osservatori sulla Terra. Misurando la distorsione per centinaia di milioni di oggetti, gli astronomi possono mappare la distribuzione della materia oscura nel cosmo e misurarne la sua quantità, sperando di ottenere più informazioni circa la sua natura.

La distanza dagli oggetti viene invece misurata da Euclid utilizzando gli strumenti spettroscopici, che scompongono la luce delle galassie nelle sue lunghezze d'onda costituenti. Osservando lo spostamento verso il rosso della luce proveniente dalle galassie prodotto dall'espansione dell'Universo, gli astronomi possono misurare le distanze da questi oggetti e cercare di mappare l'andamento dell'espansione dell'Universo e come l'energia oscura abbia influito su di essa. Per maggiori dettagli sugli obiettivi scientifici di Euclid vi invitiamo a consultare l'articolo scritto in occasione del suo lancio.

Come è fatto il telescopio Euclid e dove orbita?

Il telescopio spaziale Euclid è dotato di uno specchio primario di 1,2 metri che raccoglie la luce proveniente dal cosmo in due bande di lunghezze d'onda principali: ottico e vicino infrarosso. La luce nella banda ottica,  precisamente tra 500 e 900 nanometri, viene raccolta dallo strumento Visual Imaging Channel (VIS)  che è costituito da 36 sensori da 4000×4000 pixel l'uno, per un totale di circa 600 megapixel. Euclid è stato progettato per mappare quanta più area possibile del cielo, difatti il VIS è dotato di un campo di vista di circa due volte e mezzo la luna piena.

La luce infrarossa, precisamente tra 900 e 2000 nanometri, viene invece raccolta dallo strumento Near-Infrared Spectrometer and Photometer (NISP), costituito da 16 sensori di 2000×2000 pixel, il quale produce sia immagini del cielo che spettri degli oggetti celesti, ovvero scompone la luce infrarossa nelle sue lunghezze d'onda costituenti. Questo è fondamentale per poter misurare con precisione la distanza degli oggetti nel cosmo analizzando lo spostamento verso il rosso della luce causato dall'espansione dell'Universo.

Il telescopio Euclid è progettato per orbitare nel punto lagrangiano L2, a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra, un punto di equilibrio delle forze gravitazionali Terra-Sole-oggetto in orbita che si trova oltre l'orbita della Terra, lungo la linea immaginaria che congiunge la Terra al Sole. Oltre ad essere un punto di equilibrio che richiede meno correzioni orbitali e quindi meno carburante, l'avere Terra, Sole e Luna dietro il telescopio fa si che, con opportuna schermatura, si possa avere una vista incontaminata dello spazio profondo. Euclid condividerà questa vantaggiosa posizione di osservazione con i telescopi James Webb della NASA e Gaia dell'ESA che si trovano già in quella zona di spazio.