Euclide d'Europa inizia la sua indagine nell'universo oscuro

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Il 14 febbraio il telescopio spaziale Euclid dell’Agenzia spaziale europea ha iniziato la sua esplorazione dell’universo oscuro. Nei prossimi sei anni Euclid osserverà miliardi di galassie nell’arco di 10 miliardi di anni di storia cosmica. Euclid, uno dei telescopi spaziali più accurati e stabili mai costruiti, è stato lanciato il 1° luglio 2023. Durante i primi mesi nello spazio, team di tutta Europa hanno potenziato, testato e preparato la missione per osservazioni scientifiche di routine. Tuttavia, queste osservazioni scientifiche “di routine” non sono facili.

50.000 galassie in un'unica immagine

Uno dei punti di forza di Euclide è che può osservare un'ampia porzione di cielo contemporaneamente. Questo è fondamentale per una missione il cui obiettivo principale è mappare più di un terzo del cielo in sei anni. Euclid seguirà la modalità di osservazione cosiddetta “step and stare”. Ciò significa che il telescopio fisserà una zona del cielo per circa 70 minuti e produrrà immagini e spettri, dopodiché impiegherà quattro minuti per passare alla zona successiva del cielo. Durante la sua missione, Euclid attuerà più di 40.000 “direttive” di questo tipo. “Grazie alla sua ampia visione dell'universo, alla lunga esposizione e alla sensibilità, il numero di galassie che Euclid può vedere in un singolo punto è enorme”, spiega Roberto Scaramella, ricercatore di Euclid presso l'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) in Italia. Dall'inizio della missione, il leader del gruppo di ricerca del consorzio.

Roberto doveva assicurarsi che lo studio fosse finalizzato al raggiungimento degli obiettivi scientifici. Uno degli obiettivi principali di Euclid è misurare le forme di miliardi di galassie nel corso di miliardi di anni di storia cosmica in modo più dettagliato che mai, fornendo un'immagine tridimensionale della distribuzione della materia oscura nel nostro universo. «Per studiare le distorsioni individuali delle galassie dovute alla materia oscura, dobbiamo osservare almeno 1,5 miliardi di galassie – aggiunge Roberto – Euclideo osserverà la forma di circa 50.000 galassie simultaneamente con la risoluzione necessaria, e rileverà molte più galassie deboli. ” Ma subito dopo aver utilizzato gli strumenti di Euclid per la prima volta, il team si è reso conto che l'intero studio avrebbe dovuto essere riprogettato.

Cambiamento di mentalità

Il problema era che una piccola quantità di luce solare indesiderata raggiungeva l'Euclid Visible Instrument (VIS) da determinate angolazioni, anche quando lo schermo solare della navicella (la parte posteriore) era rivolto verso il sole. “Il piano originale prevedeva che Euclid rimanesse puntato verso il sole con il suo scudo solare”, spiega Ismael Tirreno dell'Università di Lisbona in Portogallo, “ma subito dopo il lancio, nelle immagini di prova è stata rilevata la luce solare interferente”. È il leader dell'Euclid Search Support Team, supportato dall'Agenzia spaziale portoghese. “Dopo un'approfondita risoluzione dei problemi, i team scientifici, ingegneristici e industriali hanno scoperto che affinché questa luce scomparisse, Euclid doveva osservare in una direzione diversa rispetto al Sole. Ciò significava che il progetto di ricerca originale non avrebbe più funzionato. Abbiamo dovuto innovare rapidamente ”, aggiunge João Denis, dell’Università di Lisbona, Portogallo, che, insieme a Ismail, è stato responsabile della riprogettazione del sondaggio.

Per ridurre l'effetto della “luce solare diffusa”, il team ha scoperto che Euclid doveva osservare con un angolo di rotazione più limitato, in modo che lo schermo solare non fosse puntato direttamente verso il sole, ma con una piccola ma significativa inclinazione in una direzione. Con questa nuova situazione limitata, parti del cielo sono inaccessibili da qualsiasi punto dell'orbita di Euclide attorno a L2. “Si è rivelato molto difficile trovare una buona soluzione di scalabilità e siamo dovuti tornare al tavolo da disegno”, ricorda Ismail.

Enorme puzzle

È stato l'inizio di una fase molto intensa per João, Ismail e i team di ricerca e scientifici. “Joao ha identificato rapidamente ciò che doveva essere cambiato, quindi ha lavorato 24 ore su 24 per proporre una riprogettazione pratica”, afferma Ismail. Il disegno del sondaggio di Euclide era un grande mistero. Oltre agli obiettivi scientifici e all’angolazione da cui Euclide doveva osservare, c’erano molti altri fattori da tenere in considerazione. Il grosso delle osservazioni della missione sarà dedicato ad una “rilevazione su larga scala”, che coprirà più di un terzo del cielo. Alla “Wide Scan” si aggiunge la “Deep Scan”, che impiega circa il 10% del tempo totale di monitoraggio. Inoltre, è stato necessario pianificare anche le osservazioni di calibrazione di routine per adattarle al puzzle.

Xavier Dupac, uno scienziato dell'ESA presso il Centro Operativo Scientifico dell'ESAC in Spagna, ha confermato la fattibilità dell'indagine progettata da João, Ismail e dal team. “Ad esempio, dobbiamo prendere in considerazione il tempo impiegato dalla navicella spaziale per spostarsi da un luogo di osservazione a un altro. Questi tempi devono essere inclusi nel progetto di indagine oltre al tempo di osservazione effettivo”, spiega Xavier. Alla fine, i team hanno trovato una soluzione funzionante che prevedeva la creazione di più sovrapposizioni tra note adiacenti. L'osservazione di Euclide è ora leggermente meno efficiente, ma è possibile raggiungere tutte le aree necessarie del cielo e la perdita complessiva di area di osservazione è ridotta. “I team hanno compiuto uno sforzo enorme per riprogettare l’indagine in breve tempo, e questo è un risultato importante”, afferma Valeria Pettorino, scienziata del progetto Euclid presso l’ESA. “E questa non è la fine della storia. Man mano che la missione procede e arrivano i risultati scientifici, i team continueranno a migliorare l'indagine e saranno pronti a modificarla secondo necessità.”

Anteprima del primo anno del trattato di Euclide

Oggi Euclide ha iniziato ufficialmente le sue ricerche. Il telescopio osserverà nei prossimi 14 giorni un'area di 130 gradi quadrati, più di 500 volte l'area della luna piena. Questa regione si trova verso le costellazioni Caelum e Pictor nell'emisfero australe. L'anno prossimo Euclid coprirà circa il 15% della sua ricerca. Il primo anno di dati cosmologici sarà rilasciato alla comunità nell’estate del 2026. È prevista la pubblicazione di quantità minori di osservazioni in campo profondo nella primavera del 2025.

A proposito di Euclide

Euclid è una missione europea, costruita e gestita dall'Agenzia spaziale europea, con il contributo della NASA. Il Consorzio Euclid, composto da oltre 2.000 scienziati provenienti da 300 istituzioni in 13 paesi europei, Stati Uniti, Canada e Giappone, è stato responsabile della fornitura di strumenti scientifici e fornirà l'analisi dei dati scientifici. L'Agenzia Spaziale Europea ha selezionato Thales Alenia Space come prime contractor per costruire il satellite e il modulo di servizio. Airbus Defence and Space è stata selezionata per sviluppare il modulo di carico utile, compreso il telescopio. La NASA ha fornito i rilevatori NISP (Near-Infrared Spectrometer and Photometer). Euclid è una missione a medio termine nell'ambito del programma Cosmic Vision dell'Agenzia spaziale europea.

fonte: Agenzia spaziale europea