Ieri, 14 febbraio 2024, il telescopio spaziale Euclid dell’ESA ha cominciato la sua esplorazione dell’Universo oscuro. Dopo il suo lancio l’1 luglio 2023 e i mesi di test, e dopo una riprogettazione necessaria della missione a causa di alcuni problemi, ora Euclid inizia la sua indagine di 6 anni. Durante questo tempo, osserverà miliardi di galassie in 10 miliardi di anni di storia del cosmo.
Euclid è a tutti gli effetti il più complesso telescopio costruito in Europa, oltre che uno dei progetti scientifici più ambiziosi finora concepiti nel campo dell’astrofisica. Insieme a Francia e Gran Bretagna, l’Italia è tra i protagonisti del progetto grazie al supporto dell’ASI e della collaborazione tra INAF (Istituto Nazionale di AstroFisica) e INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare).
La missione ha l’obbiettivo primario di studiare quel 95% di Universo che ancora ci è sconosciuto, e che è composto da forme di materia ed energia che ancora non abbiamo compreso: la materia oscura e l’energia oscura.
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Euclid osserverà 50mila galassie contemporaneamente
Una delle principali caratteristiche di Euclid è la sua capacità di osservare una vasta area di cielo in un colpo solo. Per farlo, seguirà la modalità di osservazione step-and-stare: fisserà una zona di cielo per circa 70 minuti, producendo immagini e spettri, e in 4 minuti si sposterà nella zona successiva di cielo. Durante i 6 anni di missione, Euclid eseguirà questa operazione più di 40mila volte.
Ciò permetterà al telescopio di mappare più di un terzo del cielo. E con l’altissima sensibilità dei suoi strumenti, riuscirà a raggiungere un numero davvero enorme di galassie con un solo puntamento, misurando per ciascuna di esse e in modo più dettagliato che mai la forma, nel corso di miliardi di anni di storia cosmica, per fornire una visione 3D della distribuzione della materia oscura nel nostro Universo.
“Per studiare le distorsioni individuali delle galassie da parte della materia oscura, dobbiamo osservare almeno 1,5 miliardi di galassie” ha spiegato Roberto Scaramella, Euclid Survey Scientist dell’INAF e leader del Consortium Survey Group. “Euclid osserverà la forma di circa 50mila galassie con la precisione necessaria in un colpo solo, e ne individuerà molte altre deboli.”
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E i problemi? Sono stati risolti, riprogettando la missione
Dopo aver ottenuto le prime immagini di test di Euclid, alla fine di luglio 2022, il team di missione si è reso conto di alcuni artefatti indesiderati negli scatti ottenuti con il VISible instrument (VIS). Il problema era che una piccola quantità di luce solare indesiderata raggiungeva lo strumento ad angoli specifici, anche con lo schermo solare di Euclid rivolto verso il Sole.
Il piano originale della missione prevedeva che Euclid mantenesse quello schermo rivolto verso il Sole. Tuttavia, perché la luce extra scomparisse, Euclid avrebbe dovuto osservare con un orientamento diverso rispetto al Sole. Ciò significava che il progetto originale non avrebbe più funzionato: bisognava riprogettare la missione.
“Abbiamo dovuto elaborare rapidamente una nuova strategia, implementarla e testarla” ha spiegato João Dinis dell’Università di Lisbona, Portogallo, responsabile della riprogettazione insieme a Ismael Tereno.
Per ridurre al minimo l’effetto della luce solare diffusa, Euclid doveva osservare con un angolo di rotazione più ristretto, in modo tale che lo schermo solare non fosse direttamente rivolto verso il Sole, con un’inclinazione piccola ma di grande impatto in una direzione. Con questo nuovo assetto, parti del cielo non potevano essere raggiunte da nessun punto dell’orbita attorno a L2.
La soluzione
La maggior parte delle osservazioni della missione nei prossimi 6 anni sarà dedicata ad un’indagine “ampia”, che coprirà più di un terzo del cielo. Questa indagine, la Wide Survey, sarà completata da un’indagine più dettagliata, la Deep Survey, che occuperà circa il 10% del tempo totale di osservazione.
La ri-progettazione della missione, quindi, non doveva tener conto solo di riuscire a far rientrare queste ambiziose intenzioni nel tempo di osservazione dedicato alla scienza, ma anche:
- Del tempo dedicato alle osservazioni di calibrazione di routine.
- Del tempo impiegato per ruotare da una posizione di osservazione alla successiva.
- Del nuovo orientamento di Euclid, necessario per evitare la luce diffusa sullo strumento VIS.
Gli scienziati hanno quindi studiato in un brevissimo lasso di tempo una soluzione praticabile, per rientrare nella durata di 6 anni di missione nominale e poter portare a termine tutte e due le indagini previste per la missione.
La loro soluzione implica la necessità di effettuare più sovrapposizioni tra osservazioni adiacenti: il rilevamento di Euclid è così leggermente meno efficiente. Tuttavia, rende possibile raggiungere tutte le aree necessarie del cielo e la perdita complessiva nell’area di rilevamento è ridotta al minimo.
Attualmente, grazie a questa ri-progettazione, Euclid ha ufficialmente iniziato la sua attività scientifica. È previsto che il telescopio osservi un’area di 130 gradi quadrati, più di 500 volte l’area della Luna piena, nel corso dei prossimi 14 giorni, nella direzione delle costellazioni di Caelum e Pictor nell’emisfero australe.
Nel prossimo anno, Euclid coprirà circa il 15% della sua indagine cosmica. Questo primo anno di dati sarà rilasciato alla comunità nell’estate del 2026. Un rilascio più piccolo di dati di osservazioni in campo profondo è invece previsto per la primavera del 2025.
