Prime immagini del telescopio spaziale Euclid, l’astrofisico: «Telescopio unico nel suo genere»

Il telescopio spaziale Euclid dell'agenzia spaziale europea ha appena rilasciato le sue prime immagini scientifiche, che ritraggono l'ammasso di galassie del Perseo, la nebulosa Testa di Cavallo, le galassie IC 342 e NGC 6822 e l'ammasso globulare NGC 6397.

Lanciato nel luglio 2023, il telescopio spaziale ha pubblicato le sue immagini di test il mese successivo. Si tratta di uno dei più avanzati mai realizzati e ha cominciato a osservare il cosmo a una distanza di 1,5 milioni di km dalla Terra. L'obiettivo? Far luce su uno dei più grandi interrogativi astrofisici: darci informazioni sulla materia oscura e l'energia oscura, due entità ipotizzate dagli astronomi per descrivere l'universo ma che non sono mai state osservate direttamente. Ne abbiamo parlato con Matteo Miluzio, astrofisico che dal 2016 lavora proprio al progetto Euclid e divulgatore scientifico per “Chi ha paura del buio?”.

Matteo, cosa sono materia oscura ed energia oscura? Perché rappresentano un problema per gli astronomi?

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

Tutto ciò che siamo in grado di vedere nell’universo, qualsiasi sia lo strumento che usiamo, costituisce solamente il 5% di ciò che è contenuto nell’universo stesso. Il restante 95% è costituito da un lato da una forma di materia misteriosa (chiamata materia oscura) a noi invisibile in quanto non emette alcun tipo di radiazione elettromagnetica, dall’altro da una altrettanto misteriosa forma di energia (l'energia oscura) che sta facendo espandere il nostro universo in modo accelerato. Queste entità sono state introdotte per spiegare alcune proprietà dell’universo altrimenti inspiegabili sulla base della nostra conoscenza delle leggi fisiche. Perché le galassie ruotano così rapidamente? Perché il tasso di espansione dell'universo, per come possiamo misurarlo, sembra più elevato di quello nel lontano passato? Il problema sta nel fatto che, nonostante siano così abbondanti nell'universo, della materia oscura e dell'energia oscura al momento non sappiamo quasi nulla: non siamo nemmeno certi che esistano realmente.

Ed è qui che entra in gioco Euclid.

Esattamente. L’obiettivo della missione è rispondere ad alcuni degli interrogativi riguardo a queste componenti. Euclid è un telescopio spaziale con uno specchio primario di 1,2 metri e un enorme campo di vista, grande 4 volte la Luna piena. Monta a bordo due strumenti, uno che osserva luce visibile (VIS) e uno luce infrarossa (NISP), in grado di realizzare immagini e spettri ad altissima risoluzione.

Perché Euclid è importante nel panorama dei telescopi spaziali? 

Euclid è un telescopio spaziale unico nel suo genere, essendo il primo con lo specifico obiettivo di studiare materia oscura ed energia oscura. Per fare questo osserverá il 35% dell’intera volta celeste fornendoci dati su miliardi e miliardi di galassie. Euclid studierà la parte di universo a noi invisibile analizzando proprio la parte di universo visibile. La distribuzione delle galassie segue infatti quella della materia oscura: dalle posizioni di moltissime galassie potremo quindi costruire un'enorme mappa tridimensionale della distribuzione di materia oscura fino a 10 miliardi di anni luce di distanza. Questa, a sua volta, è strettamente legata a come l’universo si è espanso nel tempo, e dunque all'azione dell’energia oscura.

Tra le prime immagini di Euclid ce n'è una che preferisci in particolare? Se sì, ci spieghi che cos'ha di speciale? 

L’immagine indubbiamente più importante è quella dell’ammasso di galassie del Perseo: mai abbiamo avuto una immagine così ampia, nitida e con tante galassie di questo ammasso. L'immagine ne contiene oltre 100.000, molte delle qual distanti fino a 10 miliardi di anni luce e mai osservate prima! È un'immagine che dimostra in modo indiscutibile le potenzialità di Euclid nell’osservare le galassie più deboli e lontane, proprio quelle di cui abbiamo bisogno per comprendere l’evoluzione dell’universo.

Euclid quindi osserverà principalmente galassie lonatane, ma le sue prime immagini ritraggono anche oggetti molto più vicini. Come mai?

Anche le altre immagini mostrano le capacità di Euclid: nessun altro telescopio, nemmeno James Webb, è in grado di catturare immagini allo stesso tempo così ampie e definite. Non sono solo immagini belle, ma anche ricche di scienza. La meravigliosa immagine della nebulosa Testa di Cavallo, per esempio, ci permetterà di scoprire stelle mai viste prima, nascoste nelle polveri della nebulosa, come nane brune o stelle appena nate, così come pianeti di masse simili a quella di Giove.

Personalmente di cosa ti occupi per il progetto Euclid?

Il mio lavoro in Euclid, cominciato nel 2016, è parte fondamentale del processo di analisi delle immagini: ho sviluppato l’algoritmo responsabile di analizzare tutti i dati provenienti dalla sonda (immagini scientifiche, di calibrazione, la telemetria) per verificare che tutti i parametri siano all’interno dei requisiti richiesti dalla missione, rilevando quindi eventuali anomalie e allertando, in tal caso, il team incaricato della loro risoluzione.

L'Italia ha dato e sta dando un grande contributo al progetto Euclid. Vuoi parlarcene?

Euclid è un consorzio di centinaia di enti scientifici, laboratori e industrie e coinvolge oltre 3000 scienziati. Molti enti sono italiani (come INAF, INFN, ASI e varie Università) e svoglono un ruolo ufficiale all’interno della comunità di Euclid. Lo stesso telescopio spaziale è stato assemblato a Torino, nei laboratori della Thales Alenia Space, prima di essere portato in Francia per gli ultimi test prima del lancio.

Avete avuto problemi o difficoltà? Se sì, come li avete risolti?

Durante questi quattro mesi di test sono stati riscontrati alcuni problemi, fatto normale per un telescopio che opera in un ambiente ostile come quello spaziale. Pochi giorni dopo l’accensione degli strumenti abbiamo iniziato a rilevare un riflesso di luce inatteso sulla camera visibile (VIS), dovuto alla luce solare che rimbalzava su uno dei piccoli motori di Euclid. Questo problema si verifica quando Euclid è orientato con un certo angolo rispetto al Sole: evitando questa orientazione la luce riflessa scompare. Un problema più importante si è avuto con il sistema di puntamento: per produrre immagini estremamente dettagliate è fondamentale che il telescopio si muova il meno possibile mentre scatta la foto. Purtroppo il software di bordo non sempre riusciva a mantenere stabile il telescopio, producendo così immagini completamente mosse. Il problema è stato risolto aggiornando opportunamente il software e ricalibrando la strumentazione.

Ora che l'attività osservativa del telescopio è cominciata ufficialmente, quali saranno i prossimi step?

Nelle prossime settimane verranno ufficialmente completati tutti i test necessari prima di poter "consegnare" il telescopio alla comunità scientifica, che potrà così iniziare ad analizzare le immagini di Euclid.

Cosa potrà dirci Euclid sulla materia oscura e sull'energia oscura? Cosa invece non potrà dirci?

Gli obiettivi di Euclid sono realmente tra i più ambiziosi di ogni missione spaziale mai realizzata. Viste le premesse, mi sento di dire che Euclid ci fornirà informazioni senza precedenti sull’universo oscuro. Il suo obiettivo non è tanto dirci di che cosa sia fatta, per esempio, la materia oscura (ci sono altri esperimenti dedicati a questo) ma ci permetterà di capire come materia oscura ed energia oscura hanno agito e agiscono nel modellare l’universo come noi oggi lo vediamo. Non solo: Euclid potrebbe anche escludere l’ipotesi della loro esistenza. Il nostro modello cosmologico infatti si basa sul fatto che le nostre leggi fisiche siano giuste e che di conseguenza nell'universo debbano esserci materia oscura ed energia oscura. E se invece non esistessero? Questo è una delle più grandi domande della cosmologia contenporanea, ed Euclid potrà aiutarci a dare una risposta definitiva!