Il 19 marzo 2025 l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha rilasciato il primo catalogo di dati del telescopio spaziale Euclid. Lanciato l’1 luglio 2023 e operativo dal 14 febbraio 2024, Euclid è il più ambizioso e complesso telescopio mai costruito e lanciato dall’Europa. È progettato per rispondere ad alcune delle domande più profonde della cosmologia moderna: come è distribuita la materia oscura nell’Universo? Qual è la natura dell’energia oscura? Come si sono formate e organizzate le galassie nel tempo?
Per farlo, nel corso di sei anni in tutto, Euclid scansionerà in tutto un terzo del cielo con una precisione mai vista, combinando le osservazioni nel visibile e nel vicino infrarosso per creare la mappa cosmica più dettagliata mai realizzata, svelando i segreti del cosiddetto “Universo oscuro”, che costituisce il 95% del cosmo ma che non possiamo osservare direttamente.Questo primo data release di Euclid corrisponde a solo una settimana di osservazioni. In appena una settimana, Euclid ha già individuato 26 milioni di galassie, tracciando uno dei panorami cosmici più vasti e dettagliati mai ottenuti finora in ambito astronomico.
Alcune di queste galassie si trovano a oltre 10 miliardi e mezzo di anni luce da noi, risalendo a un’epoca in cui l’Universo aveva meno di un quarto della sua età attuale. Questo significa che Euclid ci sta già mostrando galassie così lontane che la loro luce ha impiegato miliardi di anni per raggiungerci, rivelandoci un’istantanea dell’Universo primordiale.
E questa è solo la superficie del potenziale di Euclid. Questo primo rilascio di dati si concentra su tre aree specifiche del cielo, conosciute come Deep Fields, o campi profondi. Queste regioni sono state scelte strategicamente, perché permettono osservazioni ripetute e approfondite, con l’obiettivo di spingersi sempre più indietro nel tempo e di catturare dettagli sempre più deboli e sfuggenti, e di scovare sempre più oggetti.
Euclid Deep Field North
L’Euclid Deep Field North è un’area situata vicino al polo nord dell’eclittica, ovvero al punto sulla sfera celeste perpendicolare al piano dell’orbita terrestre, l’eclittica appunto, ed è situata nella costellazione del Dragone, estendendosi per 22.9 gradi quadrati.
La sua posizione è stata scelta con attenzione per garantire la massima copertura nel corso dell’anno, e per ottimizzare il sovrapporsi con osservazioni precedenti del telescopio a infrarossi Spitzer della NASA, fornendo così dati complementari.
In questa porzione di cielo Euclid ha rivelato oltre 10 milioni di galassie, mostrando un panorama straordinariamente ricco di dettagli cosmici. Ognuno dei puntini bianchi in questo campo infatti corrisponde a una o più galassie.
Uno degli oggetti più spettacolari catturati qui è la nebulosa Occhio di Gatto (NGC 6543), una delle nebulose planetarie più famose e studiate. Si tratta di un guscio di gas espulso da una stella morente che sta attraversando le ultime fasi della sua evoluzione. La struttura della nebulosa è incredibilmente complessa: si possono distinguere anelli di gas sovrapposti, bolle di plasma e filamenti intricati, tutti modellati dall’azione dei venti stellari e delle onde d’urto generate dal nucleo della stella in dissolvimento.
Studiandola con Euclid, gli astronomi potranno approfondire i processi di perdita di massa stellare e comprendere meglio come il materiale espulso dalle stelle contribuisca all’arricchimento chimico del mezzo interstellare.
Euclid Deep Field Fornax
La regione Euclid Deep Field Fornax copre 12.1 gradi quadrati, e si trova nella costellazione della Fornace. È particolarmente importante perché comprende il Chandra Deep Field South, una delle aree più studiate dagli osservatori spaziali a raggi X, come il telescopio Chandra della NASA e XMM-Newton dell’ESA, anche se molto più piccola, di 0.11 gradi quadrati.
Grazie a questa sovrapposizione, gli scienziati potranno confrontare le immagini di Euclid nel visibile e nel vicino infrarosso con i dati nei raggi X, ottenendo informazioni cruciali su buchi neri attivi, galassie in fusione e ammassi di galassie immersi in gas caldissimo.
Dopo una singola osservazione, Euclid ha già individuato 4 milioni e mezzo di galassie, molte delle quali sono galassie attive, ovvero oggetti che ospitano un buco nero supermassiccio nel loro nucleo, in grado di emettere enormi quantità di radiazione.
Qui si trovano alcune delle galassie più lontane mai osservate, alcune delle quali appartengono all’epoca della reionizzazione, ovvero la fase in cui l’Universo primordiale si è trasformato da una nebbia opaca di idrogeno neutro in un cosmo trasparente, permettendo alla luce di viaggiare liberamente.
Con le future osservazioni, Euclid fornirà dati ad altissima risoluzione, permettendo di tracciare l’evoluzione delle galassie su miliardi di anni di storia cosmica, e di studiare come l’ambiente intergalattico influenzi la crescita e la trasformazione delle strutture su larga scala.
Euclid Deep Field South
L’Euclid Deep Field South è la più grande delle tre aree analizzate in questo primo rilascio di dati. Con una copertura di 28.1 gradi quadrati e oltre 11 milioni di galassie già individuate, questo campo rappresenta un vero e proprio osservatorio naturale per studiare la struttura a grande scala dell’Universo.
Per la prima volta, nelle immagini di Euclid emerge con chiarezza la struttura della cosmica web, la ragnatela cosmica, la rete di filamenti di galassie e materia oscura che permea il cosmo. Questo reticolo, composto da giganteschi ammassi galattici connessi da filamenti di gas e materia oscura invisibile, è una delle prove più evidenti dell’effetto della gravità sulla distribuzione della materia su larga scala.
Nel cuore di questo campo, Euclid ha rivelato numerosi ammassi di galassie, alcuni dei quali si trovano a distanze di oltre 6 miliardi di anni luce. Uno degli ammassi più spettacolari è J041110.98-481939.3, una colossale struttura situata a quasi 6 miliardi di anni luce da noi e caratterizzata da una fortissima attività di lente gravitazionale. Qui, la gravità dell’ammasso è talmente intensa da deformare la luce delle galassie retrostanti, producendo spettacolari archi di luce che Euclid è riuscito a catturare con una nitidezza mai raggiunta prima.
Un’altra scoperta sorprendente è la presenza dell’intra-cluster light, la luce inter-ammasso, ovvero una luce diffusa all’interno degli ammassi, prodotta da stelle che si sono staccate dalle loro galassie madri a causa delle interazioni gravitazionali. Questa debole luminescenza è una delle chiavi per comprendere come gli ammassi di galassie si formano ed evolvono nel tempo.
Il Deep Field South è anche una regione praticamente inesplorata fino ad oggi. A differenza degli altri campi profondi, qui non esistono grandi survey precedenti, il che significa che Euclid potrebbe rivelare oggetti mai visti prima. Le future osservazioni potrebbero portare alla scoperta di nuove galassie primordiali, deboli filamenti di materia oscura e segnali cosmologici ancora sconosciuti.
Il potere della gravità: la lente gravitazionale debole
Uno degli obiettivi principali della missione Euclid è studiare la materia oscura, una componente misteriosa di materia che costituisce circa l’85% della materia dell’Universo, ma che non emette né assorbe luce e quindi non può essere osservata direttamente. Per riuscirci, Euclid sfrutta un potente strumento previsto dalla teoria della relatività generale: il fenomeno della lente gravitazionale debole.
Secondo la relatività di Einstein, la gravità curva lo spazio-tempo, e quindi devia il percorso della luce. Se tra noi e una galassia lontana si trova un’enorme quantità di materia – visibile o oscura – la sua gravità agirà come una lente naturale, distorcendo leggermente l’immagine della galassia di fondo. Questo effetto è quasi impercettibile su una singola galassia, ma può essere misurato su miliardi di galassie, rivelando il modo in cui la materia, visibile e oscura, è distribuita su larga scala.
Euclid è progettato per analizzare la forma e l’allineamento di miliardi di galassie con una precisione straordinaria. Se molte di queste risultano distorte nella stessa direzione, significa che tra noi e quelle galassie c’è una grande concentrazione di materia invisibile che sta influenzando il loro aspetto. Studiando queste distorsioni su vasta scala, gli scienziati possono ricostruire una mappa tridimensionale della materia oscura nell’Universo, qualcosa di mai ottenuto con questa accuratezza prima d’ora.
Ecco quindi perché le foto di Euclid non si concentrano su singoli oggetti cosmici, ma su larghi campi come quelli in questo primo catalogo di dati.
La lente gravitazionale forte
Oltre a studiare la lente gravitazionale debole, Euclid è eccezionale anche nel rivelare i fenomeni di lente gravitazionale forte, dove la distorsione della luce è talmente intensa che gli oggetti di fondo vengono deformati in anelli, archi o immagini multiple.
I primi dati hanno già portato alla creazione di un catalogo con 500 lenti gravitazionali forti, un numero impressionante considerando che si tratta solo di un’anteprima della missione, di una piccolissima parte di ciò che potrebbe scoprire.
Questi oggetti sono estremamente preziosi perché ci permettono di:
- Misurare con precisione la distribuzione della materia oscura attorno alle galassie e agli ammassi galattici.
- Testare la teoria della relatività generale su scale cosmiche, verificando se la gravità si comporta come previsto anche a distanze di miliardi di anni luce.
- Calcolare le masse di galassie e ammassi senza bisogno di misurare la loro luminosità, dato che la gravità è l’unico parametro necessario per generare l’effetto lente.
Ma questo è solo l’inizio: gli scienziati prevedono che Euclid scoprirà circa 7000 lenti gravitazionali forti nel catalogo che sarà rilasciato a fine 2026, e fino a 100 mila lenti gravitazionali forti entro la fine della missione, un numero cento volte superiore a quello attualmente noto! Questa mole di dati rivoluzionerà la nostra capacità di studiare la distribuzione della materia oscura, e fornirà nuove informazioni sulla sua interazione con la materia visibile.
Grazie a queste osservazioni, Euclid non si limiterà a fornire immagini spettacolari, ma diventerà uno strumento chiave per comprendere la natura stessa dell’Universo, portandoci un passo più vicini a svelare il mistero della materia oscura.
Il contributo della citizen science e dell’IA
Uno degli aspetti più interessanti di questi risultati è che per identificare le lenti gravitazionali forti, il team di Euclid ha adottato un approccio ibrido, combinando l’uso di intelligenza artificiale, citizen science e revisione da parte di esperti.
Per filtrare l’enorme numero di immagini catturate da Euclid, infatti, gli scienziati hanno utilizzato modelli di deep learning addestrati a riconoscere la caratteristica forma ad anello o arco tipica delle lenti gravitazionali forti. Questi algoritmi analizzano automaticamente milioni di galassie, individuando quelle che mostrano segni di distorsione gravitazionale causata da una galassia-lente in primo piano.
Dopo la selezione iniziale, i dati sono stati esaminati anche da migliaia di volontari attraverso progetti di citizen science, come Galaxy Zoo. Gli utenti hanno aiutato a confermare se le strutture identificate dall’intelligenza artificiale corrispondevano effettivamente a lenti gravitazionali, o se si trattava di falsi positivi.
Poi, i migliori candidati individuati dall’intelligenza artificiale e dai volontari sono stati riesaminati dagli astrofisici, che hanno applicato modelli matematici per confermare la natura della lente gravitazionale.
Questo metodo ha permesso di analizzare in modo rapido ed efficiente l’enorme quantità di dati raccolti dal telescopio, selezionando i migliori candidati per lenti gravitazionali forti di tipo galassia-galassia, e sarà fondamentale per continuare ad analizzare i dati di Euclid in futuro.
E questo, con Euclid, è solo l’inizio
Al 19 marzo 2025, Euclid ha già osservato circa 2000 gradi quadrati di cielo, corrispondenti a circa il 14% dell’area totale che la missione coprirà.
I tre campi profondi analizzati finora si estendono su 63,1 gradi quadrati, fornendo un primo assaggio della straordinaria quantità di dati che Euclid raccoglierà nei prossimi anni, e sono stati raccolti, come dicevamo, in solo una settimana di osservazioni.
Ma questo è solo l’inizio. A fine 2026, verrà rilasciato il primo set di dati cosmologici completi, contenente misurazioni dettagliate di milioni di galassie e le prime mappe precise della distribuzione della materia oscura su larga scala. Questo aggiornamento sarà cruciale per testare modelli teorici sull’evoluzione dell’Universo, e per affinare le tecniche di analisi delle lenti gravitazionali.
Guardando ancora più avanti, entro il 2030, Euclid avrà completato la sua grande mappa dell’Universo, coprendo un’area di 14mila gradi quadrati, ovvero un terzo dell’intera volta celeste. Sarà la più ampia e dettagliata ricostruzione tridimensionale del cosmo mai realizzata, comprendente oltre 1 miliardo e mezzo di galassie.
Questa impresa rivoluzionerà la cosmologia. Con questi dati, Euclid ci permetterà di capire come la materia oscura si distribuisce su larga scala, fornendo nuove prove sulla sua natura e interazione con la materia visibile, indagare il ruolo dell’energia oscura, e migliorare la nostra comprensione della storia cosmica, ricostruendo l’evoluzione delle galassie dalla nascita dell’Universo fino a oggi.
Euclid si sta già rivelando una macchina di scoperta senza precedenti. I suoi primi dati hanno già dimostrato la sua capacità di mappare l’Universo con una precisione mai raggiunta prima, gettando le basi per rispondere ad alcune delle domande più profonde della cosmologia moderna. Ci troviamo davanti a un nuovo capitolo dell’astronomia, in cui l’Universo non è più solo un insieme di punti luminosi nel cielo, ma una rete intricata di galassie, filamenti di materia oscura e strutture cosmiche che raccontano la storia di miliardi di anni di evoluzione.
E questo, ancora una volta, è solo l’inizio. Nei prossimi anni, Euclid ci porterà ancora più lontano nel tempo e nello spazio, trasformando la nostra comprensione del cosmo e aprendo la strada a scoperte che ora fatichiamo anche a immaginare.
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