L’1 luglio 2023, con un lancio a bordo di un Falcon 9 di SpaceX, è iniziata ufficialmente la missione di Euclid, un telescopio spaziale interamente progettato e costruito in Europa. Si tratta di una delle missioni più ambiziose e complesse mai eseguite dall’Agenzia Spaziale Europea, e ha un fortissimo contributo italiano.

Circa un mese dopo il lancio, Euclid si è posizionato in orbita attorno al punto lagrangiano L2 del sistema Terra-Sole. L2 è una posizione di equilibrio instabile, attorno a cui attualmente orbitano anche altre missioni, come il satellite Gaia dell’ESA e il telescopio spaziale James Webb.

Nel corso del suo primo anno nello spazio, Euclid ha affrontato numerose sfide, alcune che hanno impedito alla missione di procedere regolarmente secondo la scaletta prevista. Nonostante ciò, tutti i problemi sono stati uno alla volta risolti, e il 14 febbraio il telescopio ha cominciato le sue osservazioni scientifiche. La sua missione mira a investigare l’Universo oscuro, ovvero quel 95% di Universo a noi sconosciuto e composto da materia oscura ed energia oscura.

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I primi mesi di Euclid

I due mesi seguiti all’arrivo in L2, quindi i primi tre mesi dall’inizio della missione, sono stati riservati alla fase di commissioning e poi a quella di performance and verification (PV). Durante questo periodo, il team di missione ha calibrato gli strumenti e testato le loro prestazioni.

Ha anche acquisito dati utili alla calibrazione necessaria all’anlisi scientifica, e scattato le prime immagini di test, che sono state pubblicate a fine luglio. Queste immagini già davano una prima idea del livello di dettaglio che Euclid sarebbe stato in grado di raggiungere nel corso della sua indagine cosmica.

Purtroppo scienziati e tecnici si sono anche accorti che Euclid presentava alcuni problemi. Primo fra tutti il fatto che non sempre il sensore d’assetto FGS (Fine Guidance Sensor) eseguiva correttamente il puntamento degli oggetti, come avrebbe dovuto fare. E secondo, negli scatti eseguiti dallo strumento visibile VIS di Euclid compariva del segnale extra, una luce diffusa che influenzava circa il 10% delle osservazioni.

Le (straordinarie) immagini

Nonostante questi piccoli problemi, martedì 7 novembre 2023 l’ESA ha rilasciato le prime cinque, incredibili immagini a colori ottenute con Euclid. Subito ci si è resi conto che nessun telescopio aveva mai realizzato immagini astronomiche così nitide e dettagliate su una porzione di cielo così ampia.

Queste immagini, ottenute in sole 24 ore di osservazione, ci hanno mostrato una varietà di oggetti celesti con una nitidezza senza precedenti, ben quattro volte superiore a quella dei telescopi terrestri. Galassie lontane fino a 10 miliardi di anni luce, alcune delle quali mai viste prima, galassie, ammassi, una regione di formazione stellare.

Le prime immagini di Euclid ci hanno dato solo un assaggio delle straordinarie potenzialità di questo telescopio. Dal grande fascino estetico, erano anche ricchissime di valore scientifico.

La scienza di Euclid

Il 14 febbraio 2024 il telescopio ha cominciato la sua esplorazione dell’Universo oscuro, per una missione dalla durata nominale di sei anni durante i quali osserverà miliardi di galassie in 10 miliardi di anni di storia cosmica.

L’obiettivo primario di Euclid è studiare il 95% dell’Universo costituito da materia oscura e energia oscura. Utilizzando una modalità di osservazione chiamata “step-and-stare”, Euclid mapperà oltre un terzo del cielo, osservando 50mila galassie contemporaneamente e producendo una mappa 3D della materia oscura.

La missione è stata riprogettata per risolvere i problemi iniziali, in particolare per quanto riguarda la luce solare indesiderata che interferiva con lo strumento VIS. La nuova strategia di osservazione permette di evitare questa luce, e di coprire tutte le aree necessarie del cielo, anche se il rilevamento di Euclid si è reso così meno efficiente.

Il ghiaccio sull’ottica

Euclid ha superato anche un’altra sfida. Durante i primi mesi nello spazio, le molecole d’acqua presenti nell’aria durante l’assemblaggio del telescopio sulla Terra, assorbite da alcune componenti del veicolo, sono state gradualmente rilasciate. Le superfici fredde come gli specchi, che tendono ad attrarre queste molecole, hanno quindi formato uno strato molto sottile di ghiaccio.

Il team della missione se ne é reso conto notando una piccola ma progressiva diminuzione della quantità di luce misurata dalle stelle osservate ripetutamente con il VISible instrument (VIS). Pochi nanometri di ghiaccio, infatti, si erano accumulati sull’ottica, causando una diminuzione della luce proveniente da galassie distanti. Questo strato di “brina” stava iniziando a ostacolare la vista del telescopio, una vista altamente acuta e sensibile, e rischiava di comprometterne l’indagine scientifica.

Dopo diversi tentativi, è stata messa a punto una procedura valida anche se lo stesso problema dovesse ripresentarsi, che ha riscaldato lo specchio primario di circa 34 gradi, ripristinando la corretta vista di Euclid.

L’indagine continua

Lo scorso 23 maggio, l’ESA ha rilasciato i dati delle Early Release Observations (ERO) del telescopio, all’interno dei quali c’erano anche cinque nuove immagini dell’Universo: due ammassi di galassie, che il telescopio osserva per esplorare la natura di materia oscura ed energia oscura; una regione di formazione stellare; una galassia a spirale; 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.

Queste immagini hanno mostrato a tutti, ancora una volta, l’enorme potenziale di Euclid nel fare scienza. Inoltre, sono stati pubblicati i primi 10 paper scientifici riguardanti le analisi effettuate su questi scatti.