La missione spaziale Euclid dell’ESA è interamente dedicata allo studio dell’Universo oscuro, cioè quella parte di Universo composto da materia oscura e energia oscura, che rappresentano circa il 95% del totale. In altre parole, Euclid ci permetterà di “far luce” su tutto ciò che ancora non conosciamo della realtà che ci circonda, che ci attraversa e a cui apparteniamo.
Si ritiene che l’energia oscura sia la responsabile dell’accelerazione dell’espansione dell’Universo. La materia oscura, invece, è materia diversa da quella ordinaria (o barionica) di cui siamo composti e che già conosciamo. A noi è invisibile e non può essere rilevata direttamente, ma influisce sulla formazione delle strutture cosmiche come galassie e ammassi di galassie.
Grazie alle sue caratteristiche e al modo in cui è stata concepita, questa missione dovrebbe aiutarci a comprendere meglio la natura dell’energia oscura, determinando se la sua densità o la sua forza cambiano nel tempo. Inoltre, dovrebbe fornire indizi sulla natura stessa della materia oscura, svelando come si aggrega nelle strutture cosmiche e interagisce con la materia ordinaria.
Euclid contribuirà anche alla comprensione della formazione delle galassie e della loro evoluzione nel corso del tempo cosmico, dai primordi dell’Universo fino ai giorni nostri (la cosiddetta legacy science della missione).
La strumentazione di Euclid
Per poter sondare l’Universo oscuro, la missione Euclid è dotata di un telescopio infrarossi e visibili, che consentirà di eseguire un’ampia serie di osservazioni. Il design ottico del telescopio è a tre specchi, con lo specchio primario dal diametro di circa 1.2 metri.
La struttura è stata progettata per garantire la massima stabilità termica e meccanica durante le osservazioni. Inoltre, Euclid avrà un campo di vista ampio, cosa che consente di coprire una vasta area del cielo durante le sue osservazioni. Ciò permetterà di ottenere un campione statistico significativo di galassie e strutture cosmiche su larga scala.
Euclid è equipaggiato con due strumenti scientifici principali:
- Il VISible imager (VIS), dedicato all’acquisizione di immagini nel visibile. Sarà in grado di scattare foto ad alta risoluzione di una vasta area del cielo, rivelando la distribuzione delle galassie e fornendo informazioni sulla loro forma, dimensione e luminosità.
- Il Near Infrared Spectrometer and Photometer (NISP), che opera nella regione dell’infrarosso vicino. Si concentrerà sull’analisi dello spettro delle galassie, fornendo informazioni sulle loro proprietà fisiche, come la composizione chimica, la temperatura e la velocità di espansione. Queste informazioni saranno fondamentali per comprendere come le galassie si sono formate e hanno interagito nel corso dell’evoluzione cosmica.
Il VIS coprirà un campo di vista di circa 0.5 gradi quadrati, permettendo di raccogliere dati su un gran numero di galassie e strutture cosmiche in una sola immagine. NISP avrà una vista leggermente più ristretta, coprendo un’area di cielo di circa 0.3 gradi quadrati. Le immagini avranno comunque una dimensione significativa per le osservazioni cosmologiche. Entrambi gli strumenti lavoreranno in sinergia, per fornire una visione completa e dettagliata dell’Universo osservato da Euclid.
Le due grandi indagini
La missione si suddivide principalmente in due grandi indagini: la Wide Survey e la Deep Survey. La prima coprirà un’ampia area di circa 15000 gradi quadrati del cielo, mentre la seconda si concentrerà su tre campi più piccoli ma osservati più in profondità, per catturare galassie deboli. In totale, queste indagini richiederanno 6 anni (il tempo nominale della missione).
La Wide Survey di Euclid si concentrerà su un’ampia area del cielo, che rappresenta più di un terzo dell’intera volta celeste. L’area selezionata per le osservazioni di Euclid evita sia le regioni vicine alla Via Lattea che il piano del Sistema Solare. Ciò è dovuto al fatto che Euclid utilizzerà le galassie distanti come principale oggetto di studio, per evitare l’interferenza di stelle della Via Lattea e della polvere che ostacolerebbero le osservazioni.
Per quanto riguarda la Deep Survey, Euclid osserverà ogni porzione del cielo solo una volta ogni ora, con un’area di circa 0.57 gradi quadrati. Tuttavia, per un’area più piccola di circa 53 gradi quadrati, Euclid effettuerà osservazioni molto più lunghe, da 40 a 53 volte più lunghe rispetto al Wide Survey. Per fare un confronto, nonostante i 50 gradi quadrati possano sembrare limitati rispetto ai 15000 della Wide Survey, rappresentano approssimativamente la stessa area che il telescopio spaziale Hubble ha osservato nel corso degli ultimi 30 anni.
La cosmologia osservativa
Uno degli aspetti principali della scienza che Euclid svilupperà è la cosmologia osservativa. Euclid mapperà la distribuzione tridimensionale delle galassie su vasta scala, consentendo agli scienziati di studiare la struttura su larga scala dell’Universo. Ciò aiuterà a comprendere meglio la formazione delle strutture cosmiche, come ammassi di galassie e filamenti cosmici, e a testare modelli cosmologici, inclusa la teoria dell’inflazione cosmica.
Inoltre, Euclid sarà in grado di eseguire una delle misurazioni più precise di sempre della deformazione delle immagini delle galassie, un fenomeno noto come lensing gravitazionale debole. Questo effetto, causato dall’interazione della luce con la materia oscura, permetterà di mappare la distribuzione di materia oscura nell’Universo e di ottenere informazioni sulla sua distribuzione e proprietà fisiche.
L’impatto sulla ricerca scientifica della cosmologia osservativa resa possibile da Euclid sarà significativo. I dati e le osservazioni raccolte da questa missione forniranno una base solida per lo sviluppo di nuovi modelli e teorie cosmologiche. Le misurazioni precise consentiranno di restringere i parametri già conosciuti e di affinare la nostra comprensione dell’Universo che ci circonda e di cui siamo parte, inclusa la quantità di energia oscura, la natura della materia oscura e i processi che guidano la formazione di tutte le strutture cosmiche.
