Genesi e Sviluppo della Missione
Agli albori del XXI secolo, la comunità scientifica si trovò di fronte a un enigma cosmico di portata epocale:
il 95% del cosmo sembrava costituito da misteriose entità note come materia oscura ed energia oscura, la cui natura sfuggiva agli scienziati.
Era chiaro che per svelare gli arcani di queste forze invisibili occorreva un approccio inedito e ambizioso.
Nel 2007, l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) lanciò un appello per proposte nell’ambito del programma Cosmic Vision 2015-2025.
Due concept di missione, DUNE (Dark Universe Explorer) e SPACE (Spectroscopic All-Sky Cosmic Explorer), proposero tecniche complementari per sondare l’energia oscura.
Dopo una fase di valutazione, i due progetti vennero fusi in un’unica impresa: la missione Euclid.
L’Eredità di un Grande Pensatore
Il nome scelto per questa avventura spaziale rende omaggio a uno dei più grandi matematici dell’antichità: Euclide di Alessandria.
Vissuto intorno al 300 a.C., gettò le fondamenta della geometria, disciplina strettamente correlata alla forma e all’evoluzione dell’Universo.
Un tributo appropriato per una missione destinata a mappare la geometria cosmica su scala senza precedenti.
Nell’ottobre 2011, il progetto Euclid fu approvato dal Comitato del Programma Scientifico dell’ESA, dando il via alla sua realizzazione.
Un anno dopo, nel giugno 2012, la missione venne ufficialmente adottata.
Obiettivi Scientifici e Metodologie
Euclid mira a esplorare l’evoluzione dell’Universo oscuro, gettando luce su alcune delle più profonde domande della cosmologia contemporanea:
- Qual è la struttura e la storia del cosiddetto “cosmic web”?
- Qual è la natura della materia oscura?
- Come è cambiata l’espansione dell’Universo nel corso del tempo?
- Qual è la vera essenza dell’energia oscura?
- La nostra comprensione della gravità è completa?
Per rispondere a questi quesiti fondamentali, la missione adotterà un approccio innovativo, combinando diverse tecniche all’avanguardia.
Mappatura Tridimensionale dell’Universo
Euclid creerà una mappa 3D dell’Universo, osservando miliardi di galassie fino a 10 miliardi di anni luce di distanza.
Questo consentirà agli scienziati di studiare come l’Universo si è espanso e come si sono formate le strutture cosmiche.
Lenti Gravitazionali e Oscillazioni Acustiche Barionica
Due fenomeni chiave guideranno le osservazioni di Euclid: le lenti gravitazionali e le oscillazioni acustiche barionica.
Le prime sfruttano la deflessione della luce causata dalla presenza di materia, rivelando la distribuzione della materia oscura nell’Universo.
Le seconde, invece, consentono di misurare le distanze delle galassie tramite l’analisi delle loro righe spettrali, fornendo una mappa tridimensionale della loro distribuzione spaziale.
Spettroscopia e Fotometria ad Alta Precisione
Per raccogliere questi dati cruciali, Euclid impiegherà due strumenti all’avanguardia: una camera visibile (VIS) e uno spettrometro/fotometro nell’infrarosso vicino (NISP).
Questi dispositivi consentiranno di misurare con estrema precisione le forme, le distanze e i moti di miliardi di galassie, raccogliendo informazioni senza precedenti sulla distribuzione della materia nell’Universo.
Il Telescopio e gli Strumenti Scientifici
Euclid è dotato di un potente telescopio Korsch da 1,2 metri di diametro, il cuore pulsante della missione. Questo occhio cosmico è affiancato da due strumenti scientifici di prim’ordine, progettati per catturare ogni dettaglio dell’Universo oscuro.
VIS: La Camera Visibile
La VIS è una camera operante nella banda del visibile, composta di 36 sensori CCD ad alta risoluzione.
Questa configurazione le consente di acquisire immagini nitide di galassie lontane, rivelando le sottili distorsioni causate dalle lenti gravitazionali. Questi dati saranno cruciali per mappare la distribuzione della materia oscura nell’Universo.
NISP: Lo Spettrometro e Fotometro Infrarosso
Il NISP (Near Infrared Spectrometer and Photometer) è uno strumento versatile che combina fotometria e spettroscopia nell’infrarosso vicino.
Grazie a 16 sensori ad alta sensibilità, il NISP potrà misurare con precisione senza precedenti le distanze (redshift) di milioni di galassie
. Inoltre, la sua capacità di acquisire immagini nell’infrarosso consentirà di rivelare regioni di formazione stellare altrimenti nascoste alla vista.
Insieme, questi strumenti all’avanguardia forniranno a Euclid una visione completa dell’Universo, dalle galassie vicine alle strutture cosmiche più remote.
Il Viaggio verso L2
Il 1° luglio 2023, dopo anni di preparativi, Euclid ha intrapreso il suo viaggio verso l’ignoto, lanciato nello spazio da un vettore Falcon 9 di SpaceX dal Cape Canaveral.
La Traiettoria di Trasferimento
Dopo un mese di viaggio, la navicella spaziale ha raggiunto la sua destinazione operativa: un’orbita di tipo “halo” intorno al punto di Lagrange L2, situato a circa 1,5 milioni di km oltre l’orbita terrestre.
Questo punto di equilibrio gravitazionale tra la Terra e il Sole consente a Euclid di orbitare in modo stabile, senza essere disturbata dalle forze di attrazione dei due corpi celesti.
Un Osservatorio Privilegiato
Il punto L2 offre numerosi vantaggi per le osservazioni astronomiche.
Innanzitutto, la sua posizione consente a Euclid di mantenere un’ottima visuale sulla regione extragalattica del cielo, lontana dalla brillante Via Lattea. Inoltre, l’assenza di eclissi dovute alla Terra o alla Luna garantisce un flusso ininterrotto di dati scientifici.
Euclid potrà scrutare l’Universo con una nitidezza senza precedenti; Catturando ogni dettaglio delle galassie lontane e delle strutture cosmiche che le circondano.
Primi Passi e Calibrazione
Nei mesi successivi al lancio, il team ha affrontato un’intensa fase di test e calibrazione degli strumenti scientifici.
Questo ha permesso di regolare il telescopio e dei suoi sensori, preparandoli per le osservazioni di routine previste per l’inizio del 2024.
Superando gli Ostacoli
Durante questa fase di commissioning, gli scienziati hanno dovuto affrontare alcune sfide impreviste.
In particolare una piccola fessura nello scafo della navicella, che permetteva alla luce solare di infiltrarsi nei sensori di imaging, degradando le immagini.
Tuttavia, il team di Euclid ha prontamente risolto il problema, riposizionando leggermente l’orientamento del telescopio per bloccare la luce indesiderata.
Un altro ostacolo è stato rappresentato dalla formazione di sottili strati di ghiaccio sulle ottiche del telescopio, a causa delle estreme temperature operative (-140°C).
Gli ingegneri hanno acceso contemporaneamente tutti i riscaldatori di bordo, aumentando la temperatura di alcune sezioni fino a -3°C e inducendo così la sublimazione del ghiaccio.
Grazie alla prontezza e all’abilità del team di Euclid, questi problemi sono stati superati con successo, preparando la strada per le osservazioni scientifiche.
Le Prime Immagini: Un Assaggio dell’Universo Oscuro
Il 23 maggio 2024, Euclid ha rilasciato le sue prime immagini a colori dell’Universo.
Queste cinque immagini, di Rilascio Anticipato (EROs), dimostrano le capacità senza precedenti del telescopio e aprono uno squarcio sull’Universo oscuro.
Galassie e Fenomeni Celesti in un Solo Scatto
Dalle brillanti stelle della Via Lattea alle galassie più remote, le immagini di Euclid catturano l’universo con una nitidezza stupefacente. Questo risultato straordinario è reso possibile dall’ampio campo visivo che gli consente di acquisire vaste porzioni di cielo.
Ammasso di Galassie Abell 2390
Una delle immagini più spettacolari ritrae l’ammasso di galassie Abell 2390, a 2,7 miliardi di anni luce dalla Terra. Lo scatto rivela oltre 50.000 galassie, alcune delle quali mostrano il fenomeno noto come “lente gravitazionale”. Questi archi sono la chiave per mappare la distribuzione della materia oscura nell’ammasso, uno degli obiettivi principali di Euclid.
Regioni di Formazione Stellare e Galassie Interagenti
Altre immagini rivelano dettagli di regioni di formazione stellare come la Nebulosa Testa di Cavallo e la Nebulosa Messier 78, catturando filamenti di gas e polvere altrimenti invisibili.
Inoltre, Euclid ha immortalato galassie in fase di interazione gravitazionale, come il Gruppo del Dorado, offrendo uno spaccato unico dei processi che plasmano l’Universo su vasta scala.
Uno Sguardo Senza Precedenti sull’Universo
Queste prime immagini rappresentano solo un assaggio delle meraviglie che Euclid svelerà nei prossimi anni. Il telescopio è pronto a creare la mappa cosmica più dettagliata mai realizzata, gettando luce sui misteri dell’Universo oscuro.
La Mappatura dell’Universo Oscuro
Nei prossimi sei anni, Euclid condurrà un’indagine del cielo extragalattico, osservando circa un terzo dell’intera volta celeste. Questo produrrà una mappa senza precedenti dell’Universo, rivelando la distribuzione di galassie, materia oscura ed energia oscura su scale cosmiche.
Miliardi di Galassie sotto la Lente di Ingrandimento
Durante la sua missione, Euclid osserverà circa 10 miliardi di sorgenti astronomiche, dalle galassie vicine a quelle remote fino a 10 miliardi di anni luce di distanza. Di queste, un miliardo saranno utilizzate per misurare con estrema precisione le distorsioni gravitazionali causate dalla materia oscura, con un’accuratezza 50 volte superiore rispetto ai telescopi terrestri.
Inoltre, Euclid misurerà i redshift spettroscopici di almeno 30 milioni di oggetti, consentendo di ricostruire la distribuzione tridimensionale delle galassie e studiarne l’evoluzione nel corso del tempo.
Campi Profondi e Calibrazione
Oltre alla survey principale, Euclid dedicherà particolare attenzione a tre “campi profondi”, osservandoli con un rapporto segnale-rumore cinque volte superiore. Questi campi, che coprono complessivamente 50 gradi quadrati, saranno utilizzati per calibrare gli strumenti e monitorarne le prestazioni, oltre a fornire dati scientifici unici sulle galassie più remote dell’Universo.
Due dei campi profondi si sovrapporranno a survey esistenti, mentre il terzo sarà posizionato in una delle regioni di osservazione approfondita del futuro Osservatorio Vera C. Rubin, favorendo la sinergia tra le diverse missioni.
L’Elaborazione dei Dati: Una Sfida Epocale
La mole di dati raccolta da Euclid durante la sua missione sarà semplicemente sbalorditiva: si stima che il telescopio produrrà circa 100 gigabyte di dati compressi al giorno, per un totale di oltre 170 petabyte in sei anni. L’elaborazione di questa quantità di informazioni rappresenta una sfida senza precedenti per la comunità scientifica.
Una Rete Globale di Centri di Elaborazione Dati
Per affrontare questa impresa titanica, l’ESA e le agenzie nazionali dei paesi partecipanti hanno creato una rete di nove Centri di Elaborazione Dati Scientifici, distribuiti in tutta Europa. Questi centri, supportati da team di ricercatori e ingegneri di prim’ordine, saranno responsabili dello sviluppo di algoritmi, software, procedure di test e validazione, oltre che delle infrastrutture per l’archiviazione e la distribuzione dei dati.
Tre Rilasci Pubblici di Dati
I dati raccolti da Euclid saranno resi disponibili alla comunità scientifica globale attraverso tre principali rilasci pubblici, ospitati nell’Archivio Scientifico della missione. Questi rilasci includeranno immagini, cataloghi e spettri, consentendo agli astronomi di tutto il mondo di sfruttare le scoperte di Euclid per approfondire la nostra comprensione dell’Universo.
Oltre la Cosmologia: Un Tesoro per l’Astronomia
Sebbene l’obiettivo primario di Euclid sia lo studio dell’Universo oscuro, la missione produrrà una ricchissima mole di dati che andrà ben oltre il campo della cosmologia. Questo database senza precedenti, contenente miliardi di stelle e galassie, rappresenterà un vero e proprio tesoro per l’intera comunità astronomica.
I cataloghi di Euclid forniranno una miniera di sorgenti e obiettivi per le future missioni spaziali come il Telescopio Spaziale James Webb, l’Atacama Large Millimeter Array e i prossimi giganti terrestri come l’Extremely Large Telescope Europeo e il Telescopio da 30 Metri. Inoltre, gli scienziati potranno sfruttare questi dati per approfondire la comprensione di fenomeni come la formazione ed evoluzione stellare, le dinamiche galattiche e l’interazione tra materia e radiazione su scale cosmologiche.
La Collaborazione Internazionale dietro Euclid
Nonostante Euclid sia una missione interamente europea, guidata dall’ESA, il suo successo è frutto di una collaborazione internazionale senza precedenti. Il Consorzio Euclid, composto da oltre 2000 scienziati provenienti da 300 istituti in 13 paesi europei, Stati Uniti, Canada e Giappone, ha svolto un ruolo cruciale nello sviluppo degli strumenti scientifici e nell’analisi dei dati.
Il Contributo della NASA
La NASA ha fornito un supporto al progetto, contribuendo con i rivelatori a infrarossi NISP e con 40 scienziati statunitensi.
Inoltre, il Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA ha guidato l’acquisizione e la consegna dei rivelatori NISP. Mentre il Goddard Space Flight Center ha eseguito test approfonditi su questi componenti cruciali.
Un Ecosistema di Eccellenza
L’ESA ha selezionato Thales Alenia Space come contractor principale per la costruzione del satellite e del modulo di servizio. Airbus Defence and Space è stata incaricata dello sviluppo del modulo di payload, incluso il telescopio.
Questa sinergia tra aziende leader del settore spaziale europeo ha permesso di realizzare una piattaforma all’avanguardia per la missione.
Il Futuro di Euclid e le Prospettive di Esplorazione
Con il suo sguardo sull’Universo oscuro, Euclid promette di rivoluzionare la nostra comprensione del cosmo. Tuttavia, questa missione rappresenta solo l’inizio di un’era di esplorazione senza precedenti.
Sinergie con Altre Missioni
I risultati di Euclid saranno cruciali per guidare le future missioni dedicate allo studio dell’energia oscura. Come il Telescopio Spaziale Nancy Grace Roman della NASA. il Roman potrà quindi estendere le scoperte studiando galassie ancora più remote e deboli.
Nuove Frontiere dell’Esplorazione Cosmica
Mentre Euclid svelerà i segreti dell’Universo oscuro, altre missioni come l’Extremely Large Telescope Europeo e il Square Kilometer Array apriranno nuove finestre sull’Universo, consentendo di esplorare fenomeni come la formazione delle prime galassie, i buchi neri supermassicci e le onde gravitazionali.
Un’Eredità Duratura per la Scienza
Euclid porterà la sua eredità più duratura nell’enorme quantità di dati e conoscenze che lascerà alle generazioni future di scienziati.
Questo tesoro di informazioni alimenterà nuove teorie. Non ci resta che aspettare e goderci lo spettacolo.
