Questo fine settimana ha visto il lancio della missione Euclid dell’Agenzia spaziale europea (ESA): un telescopio spaziale che mira a svelare i misteri della materia oscura e dell’energia oscura. Il veicolo spaziale da 2,2 tonnellate con il suo telescopio da 1,2 metri è stato trasportato nello spazio da un razzo SpaceX Falcon 9 ed è ora in viaggio verso la sua orbita attorno al sole.
La missione era stata originariamente prevista per il lancio utilizzando un razzo russo Soyuz dallo spazioporto europeo nella Guyana francese, ma in seguito all’invasione russa dell’Ucraina, la cooperazione tra ESA e Russia è stata interrotta. Quindi, invece, il telescopio è stato lanciato dalla Cape Canaveral Space Force Station in Florida, decollando alle 00:11 ET di sabato 1 luglio.
Il telescopio è diretto verso un’orbita chiamata L2, il secondo punto di Lagrange, che è la stessa orbita utilizzata dal James Webb Space Telescope e da altri telescopi spaziali. Questa orbita offre un’elevata stabilità che è particolarmente importante per una missione come Euclid che mira a raccogliere osservazioni estremamente dettagliate dell’universo.
Euclid dovrebbe arrivare a L2 entro quattro settimane, quindi condurre due mesi di preparativi prima di iniziare le osservazioni scientifiche verso l’inizio di ottobre.
Euclid eseguirà indagini sia ampie che profonde dell’universo, unendo Immagini per creare una mappa dell’universo per aiutare a conoscere due concetti misteriosi: la materia oscura, che costituisce circa il 27 percento di tutto ciò che esiste, e l’energia oscura, che rappresenta per circa il 68% dell’universo. Ogni atomo, molecola e pezzo di materia che possiamo osservare costituisce il minuscolo 5 percento rimanente noto come materia ordinaria o barionica.
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Il telescopio è diretto verso la stessa orbita utilizzata dal James Webb Space Telescope
Sappiamo che la materia oscura e l’energia oscura devono esistere a causa dei movimenti delle galassie e del modo in cui l’universo si espande. Tuttavia, sono estremamente difficili da studiare perché la materia oscura non interagisce con la luce e l’energia oscura è una forma sconosciuta di energia. Quindi, per trovarne le prove, dobbiamo guardare su una scala molto ampia.
“Se vuoi fare cosmologia e osservare il cosmo nel suo insieme, devi fare un grande sondaggio”, ha spiegato Giuseppe Racca, Euclid Project Manager presso l’ESA in una conferenza stampa. “Ed Euclid è appositamente progettato con un telescopio ad angolo molto ampio per coprire la maggior parte dell’universo che può essere osservato in un tempo molto breve”.
Il telescopio Euclid esaminerà il 36 percento del cielo durante la sua missione di sei anni e per osservare un’area così grande il telescopio ha un campo visivo molto ampio. Questo si riferisce alla quantità di cielo che può essere osservata attraverso il telescopio, e nel caso di Euclide il campo visivo è 2,5 volte la dimensione della luna.
Confrontalo, diciamo, con il telescopio spaziale Hubble, che ha un campo visivo che è solo 1/12 delle dimensioni della luna. Hubble può visualizzare oggetti come galassie o nebulose in modo molto dettagliato, ma Hubble impiegherebbe circa 1.000 anni per esaminare un’area del cielo paragonabile a quella di Euclide.
Sappiamo che la materia oscura e l’energia oscura devono esistere a causa dei movimenti delle galassie e del modo in cui l’universo si espande
E se ti stai chiedendo perché Euclid rileverà solo poco più di un terzo del cielo, è perché è impossibile vedere galassie lontane in altre aree del cielo, perché questi oggetti distanti sono bloccati da stelle e polvere più vicine all’interno della nostra stessa galassia.
Euclid avrà due strumenti: lo strumento VISible o VIS, che Opera nella lunghezza d’onda della luce visibile, e lo spettrometro e fotometro nel vicino infrarosso o NISP, che opera nel vicino infrarosso. La copertura di entrambe queste lunghezze d’onda consente ai ricercatori di vedere le galassie che sono spostate verso il rosso, il che significa che poiché si stanno allontanando da noi, la luce proveniente da esse viene spostata verso l’estremità rossa dello spettro.
Combinando le osservazioni di entrambi gli strumenti, le osservazioni di Euclid possono essere utilizzate per creare una mappa 3D che mostra la distribuzione della materia visibile nell’universo.
Ma la materia oscura non è visibile, ecco perché è così difficile da studiare. Non può essere osservato direttamente, ma la sua presenza può essere dedotta osservando la distribuzione della materia che possiamo vedere.
“L’energia oscura e la materia oscura si rivelano attraverso i cambiamenti molto sottili che apportano all’aspetto degli oggetti nell’universo visibile”, ha spiegato René Laureijs, Euclid Project Scientist.
I due metodi principali per studiare l’energia oscura e la materia oscura usati da Euclid saranno il lensing debole e il raggruppamento di galassie. L’utilizzo di due metodi per esaminare la stessa cosa consente ai ricercatori di confrontare i loro risultati l’uno con l’altro, con la speranza di ottenere risultati più accurati.
La lente gravitazionale è un effetto in cui la gravità di oggetti molto grandi come galassie o ammassi di galassie deforma lo spaziotempo, agendo come una lente d’ingrandimento e cambiando la luce proveniente da oggetti distanti dietro l’oggetto in primo piano.
Vedendo quanto è forte questo effetto di lente, gli scienziati possono calcolare la massa dell’oggetto in primo piano e possono confrontare questa massa calcolata con la massa della materia visibile nella galassia in primo piano. Se c’è una grande differenza tra le masse calcolate e quelle osservate, ciò suggerisce la presenza di grandi quantità di materia oscura in primo piano.
L’altro effetto, il raggruppamento di galassie, si riferisce a come le galassie sono distribuite in tre dimensioni nell’universo. Man mano che l’universo si espande, le galassie si allontanano da noi, provocando il redshift. Gli scienziati possono confrontare la distanza effettiva di una galassia con il suo spostamento verso il rosso usando un fenomeno chiamato oscillazioni acustiche barioniche, e questo può mostrare quanto velocemente si sta espandendo l’universo, che è direttamente correlato all’energia oscura.
In combinazione, questi metodi dovrebbero aiutare i cosmologi a conoscere meglio la materia oscura e l’energia oscura che mai. Per raccogliere i dati, Euclid prenderà circa 1 milione di immagini da 12 miliardi di oggetti nel corso della sua missione. Ciò dovrebbe avvicinarci di un passo alla capacità sia di rilevare e studiare questi fenomeni sfuggenti, sia di comprendere la composizione dell’universo che ci circonda.
“È più di un telescopio spaziale”, ha detto Laureijs, “è davvero un rilevatore di energia oscura”.