Oggi, 23 maggio 2024, l’Agenzia Spaziale Europea ha rilasciato i dati delle Early Release Observations (ERO) del telescopio spaziale Euclid. Il programma ERO è un’iniziativa del team scientifico di Euclid per effettuare osservazioni scientifiche della durata di un giorno. Questo permette di mostrare le capacità di Euclid prima dell’inizio dell’indagine scientifica nominale.

Questo set di dati, dal quale sono stati ricavati 10 diversi articoli scientifici, arriva a meno di un anno dal lancio del telescopio, e a circa sei mesi dalla pubblicazione delle sue prime immagini scientifiche. All’interno delle ERO ci sono cinque nuove immagini dell’Universo, almeno quattro volte più nitide di quelle che possiamo ottenere dai telescopi a Terra e che dimostrano ancora l’enorme potenziale di Euclid.

Le nuove immagini di Euclid rappresentano cinque diversi oggetti cosmici:

• due ammassi di galassie, Abell 2390 e Abell 2764, che il telescopio osserva per esplorare la natura di materia oscura ed energia oscura;
• una regione di formazione stellare, Messier 78, la prima fotografia di questa giovane regione di formazione stellare a questa ampiezza e profondità;
• una galassia a spirale, NGC 6744, una delle più grandi galassie a spirale al di là del nostro vicinato galattico;
• il Dorado Group, uno dei gruppi di galassie più ricchi dell’emisfero meridionale.

La serie completa delle Early Release Observations ha riguardato 17 diversi oggetti astronomici, dalle vicine nubi di gas e polvere, ai lontani ammassi di galassie, ed è stata effettuata nell’arco di un solo giorno: 24 ore durante le quali Euclid ha osservato oltre 11 milioni di oggetti nella luce visibile e altri 5 milioni nella luce infrarossa.

1. L’ammasso di galassie Abell 2390

Abell 2390 è un vasto conglomerato di molte galassie simili alla Via Lattea, distante 2.7 miliardi di anni luce da noi, nella costellazione di Pegaso. Ammassi come questo contengono enormi quantità di massa, fino a 10mila miliardi di volte quella del Sole. In gran parte questa massa è della materia oscura, che non possiamo osservare direttamente, ma che si ritiene costituisca la maggior parte del contenuto dell’Universo, insieme all’energia oscura. Gli ammassi di galassie come Abell 2390, quindi, sono grandi depositi di materia oscura, e quindi laboratori astrofisici ideali per studiarne le proprietà.

Nell’immagine ottenuta con Euclid si vedono più di 50mila galassie. Una delle tecniche del telescopio per esplorare l’Universo oscuro è misurare indirettamente la quantità e la distribuzione della materia oscura in un ammasso di galassie attraverso il fenomeno di lente gravitazionale, quando la luce in arrivo da galassie più lontane è piegata e distorta da questa materia misteriosa presente nell’ammasso. In Abell 2390 è visibile questo fenomeno, in molteplici archi curvi.

Oltre a comprendere meglio la materia oscura, gli scienziati stanno usando i dati di Euclid per misurare come le masse e il numero di ammassi di galassie nel cielo cambiano nel corso del tempo cosmico, per rivelare maggiori informazioni sull’evoluzione dell’Universo e sull’energia oscura, che si pensa influisca su questa evoluzione.

Visibile in questa vista di Abell 2390 è anche la debole luce intracluster, emessa dalle stelle che sono state strappate via dalle loro galassie madri nello spazio intergalattico. Osservare questa luce è una specialità di Euclid: questi orfani stellari potrebbero permetterci di “vedere” dove si trova la materia oscura.

2. La regione di formazione stellare Messier 78

Messier 78, a 1300 anni luce da noi nella costellazione di Orione, è un vivaio di formazione stellare avvolto da una coltre di polvere. Euclid ha scrutato in profondità con la sua fotocamera a infrarossi, regalandoci un’immagine mai ottenuta prima: per la prima volta sono state esposte regioni finora nascoste, il dettaglio di complessi filamenti di gas e polvere, e stelle e pianeti di nuova formazione. Sono oltre 300mila i nuovi oggetti presenti in questa vista.

E soprattutto, è la prima volta che osserviamo oggetti di dimensioni sub-stellari in Messier 78: le nubi scure di gas e polvere di solito li nascondono alla vista, ma gli “occhi” a infrarossi di Euclid possono vedere oltre, e sono stati in grado di rilevare oggetti di massa pari a poche volte quella di Giove, come le nane brune e i pianeti erranti, che sono un possibile candidato per la materia oscura.

Nella parte superiore dell’inquadratura è visibile anche la nebulosa luminosa NGC 2071, e un terzo filamento di formazione stellare verso la parte inferiore.

3. Il gruppo di galassie Dorado

Il Dorado Group, il gruppo di galassie Dorado, è uno dei gruppi di galassie più ricchi dell’emisfero meridionale, a 62 milioni di anni luce da qui, nella costellazione del Dorado. Poiché è molto più giovane di altri ammassi, come quello della Fornace, molte delle galassie che lo compongono stanno ancora formando stelle e sono in fase di interazione tra loro.

Euclid è riuscito a catturare l’attività dinamica delle galassie che si evolvono e si fondono, con bellissime code di marea, scie di stelle e gas interstellare che risultano dalle interazioni in corso. Dati come questi permettono agli scienziati di studiare come le galassie si evolvono e si scontrano nel tempo, per migliorare i nostri modelli di storia cosmica e capire come si formano le galassie all’interno degli aloni di materia oscura.

Questa nuova immagine è una testimonianza dell’immensa versatilità di Euclid: qui è visibile un’ampia gamma di galassie, da quelle molto luminose a quelle molto deboli. Grazie alla combinazione unica di Euclid di ampio campo visivo e alta risoluzione spaziale, per la prima volta possiamo utilizzare lo stesso strumento e le stesse osservazioni per studiare a fondo caratteristiche minuscole (piccoli oggetti, delle dimensioni di ammassi stellari), più ampie (le parti centrali di una galassia) ed estese (code di fusione mareale) su una stessa, ampia parte del cielo.

4. La galassia a spirale NGC 6744

NGC 6744 è una delle più grandi galassie a spirale del nostro Gruppo Locale, a 30 milioni di anni luce di distanza. È una di quelle galassie che attualmente formano la maggior parte delle stelle nell’Universo vicino, e la formazione di stelle è il modo principale con cui le galassie crescono ed evolvono, quindi queste indagini sono fondamentali per comprendere l’evoluzione delle galassie e il motivo per cui il nostro Universo ha l’aspetto che ha oggi.

Gli scienziati stanno usando questo set di dati per capire come la polvere e il gas siano collegati alla formazione delle stelle, per mappare la distribuzione delle diverse popolazioni stellari e per svelare la fisica che sta dietro alla struttura delle galassie a spirale. La struttura a spirale, infatti, è importante nelle galassie, poiché i bracci a spirale muovono e comprimono il gas per favorire la formazione stellare, che avviene per lo più lungo questi bracci.

L’ampio campo visivo di Euclid è riuscito a coprire l’intera galassia, rivelando non solo la struttura a spirale, ma anche dettagli squisiti su piccole scale spaziali, e a una combinazione di lunghezze d’onda. Le osservazioni permetteranno non solo di contare le singole stelle all’interno di NGC 6744, ma anche di tracciare la più ampia distribuzione di stelle e polveri nella galassia. E di mappare la polvere associata al gas che alimenta la formazione di nuove stelle.

Euclid ha anche già trovato una nuova galassia nana “satellite” di NGC 6744, una sorpresa visto che questa galassia è stata studiata intensamente in passato.

5. L’ammasso di galassie Abell 2764

L’ammasso di galassie Abell 2764, a circa 1 miliardo di anni luce da qui in direzione della costellazione della Fenice, è una regione di spazio molto densa. Contiene centinaia di galassie, che orbitano all’interno di un alone di materia oscura.

All’interno di questa immagine, oltre a esserci una vista completa di Abell 2764 e dei suoi dintorni, Euclid ha raccolto la luce di molteplici altri oggetti, tra cui molte galassie di sfondo, altri ammassi di galassie lontani, galassie che interagiscono, e una galassia a spirale che vediamo “di taglio”. Questa inquadratura ha permesso agli scienziati di confermare il raggio dell’ammasso e di studiarne la periferia, per osservare alcune delle galassie più lontane, che hanno vissuto ai primordi del cosmo.

Qui si vede anche una stella luminosa in primo piano, all’interno della nostra galassia: V*BP-Phoenicis, stella dell’emisfero meridionale che è quasi abbastanza luminosa da essere vista dall’occhio umano. Quando guardiamo una stella attraverso un telescopio, la sua luce viene dispersa verso l’esterno nella tipica forma a picco dovuta all’ottica del telescopio. Euclid è stato però progettato per ridurre al minimo questa dispersione: di conseguenza, possiamo misurare la stella con grande precisione e catturare le galassie vicine senza essere accecati dalla sua luminosità.

Le Early Release Observations di Euclid: risultati senza precedenti

“Non è esagerato dire che i risultati che stiamo vedendo da Euclid sono senza precedenti” ha affermato il direttore scientifico dell’ESA, Carole Mundell. “Le prime immagini di Euclid, pubblicate a novembre, hanno illustrato chiaramente il vasto potenziale del telescopio nell’esplorazione dell’Universo oscuro, e questa seconda serie non è da meno”.

Pur essendo visivamente straordinarie, infatti, le immagini sono molto più che belle istantanee: rivelano nuove proprietà fisiche dell’Universo, grazie alle nuove e uniche capacità di osservazione di Euclid. Il telescopio copre ampie regioni del cielo con grande dettaglio e profondità, e può catturare una vasta gamma di oggetti diversi nella stessa immagine: da quelli deboli a quelli luminosi, da quelli lontani a quelli vicini, dagli ammassi di galassie più massicci ai piccoli pianeti.

In questo modo, con Euclid si ottiene una visione molto dettagliata e molto ampia allo stesso tempo, una versatilità sorprendente che ha già portato a numerosi nuovi risultati scientifici. Nei prossimi 6 anni di indagine nominale, Euclid traccerà le fondamenta nascoste del cosmo, mapperà miliardi di galassie in più di un terzo del cielo, esplorerà come il nostro Universo si è formato ed evoluto nel corso della storia cosmica. E studierà la più misteriosa delle sue componenti fondamentali: l’energia oscura e la materia oscura.