Euclid compie un passo decisivo verso la realizzazione della più grande mappa tridimensionale dell’Universo mai costruita. La missione dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha pubblicato il suo primo grande rilascio di dati scientifici, denominato DR1-Foundation: un patrimonio di osservazioni che comprende oltre 900 milioni di galassie, milioni di quasar e migliaia di potenziali lenti gravitazionali. Un risultato che apre nuove prospettive nello studio della materia oscura, dell’energia oscura e della struttura su larga scala del cosmo.
Il nuovo archivio raccoglie circa 13 mesi di osservazioni del telescopio spaziale, lanciato nel 2023, e rappresenta un significativo salto di scala rispetto ai precedenti rilasci. La luce raccolta proviene da oltre un miliardo di oggetti celesti, distribuiti in una porzione di cielo equivalente a circa 9.500 Lune piene.
Non si tratta soltanto di immagini astronomiche di straordinaria qualità. I dati costituiscono la base per ricostruire la distribuzione tridimensionale delle galassie e comprendere meglio i processi che hanno modellato l’Universo nel corso di miliardi di anni.
Euclid, un miliardo di oggetti per esplorare l’Universo
La pubblicazione di DR1-Foundation segna una nuova fase della missione europea, progettata per indagare alcuni dei fenomeni più enigmatici della cosmologia contemporanea.
Grazie alla capacità di osservare vaste regioni del cielo nelle lunghezze d’onda del visibile e del vicino infrarosso, la Missione Euclid permette agli astronomi di combinare ampiezza e profondità delle osservazioni, individuando oggetti estremamente distanti e fenomeni cosmici particolarmente rari.
Il nuovo rilascio comprende:
– Oltre 900 milioni di galassie, fondamentali per ricostruire la distribuzione della materia nell’Universo.
– Circa 15.000 candidate lenti gravitazionali forti, fenomeni che consentono di studiare la distribuzione della massa, compresa quella invisibile.
– Più di 60 milioni di candidati quasar, nuclei galattici estremamente luminosi alimentati da buchi neri supermassicci.
– Oltre 160 milioni di spettri, che permettono di analizzare le proprietà della luce proveniente dagli oggetti celesti.
– 1.900 gradi quadrati di cielo osservato, per un volume complessivo di circa 1,7 milioni di gigabyte di dati.
Numeri che evidenziano la portata scientifica e tecnologica del progetto.
Le precedenti pubblicazioni comprendevano pochi giorni di osservazioni su circa 60 gradi quadrati di cielo. Con DR1-Foundation, invece, la comunità scientifica può accedere a più di un anno di rilevazioni su un’area enormemente più vasta.
Secondo Valeria Pettorino, project scientist di Euclid per l’ESA, questa crescita nella quantità e nell’estensione dei dati rende possibili nuove ricerche, comprese quelle dedicate a fenomeni cosmici difficili da individuare.
La mappa 3D del cosmo e i misteri della materia oscura
Uno degli obiettivi centrali della missione è ricostruire la geometria e l’evoluzione dell’Universo attraverso una dettagliata rappresentazione tridimensionale della distribuzione delle galassie.
Per realizzare questa mappa, Euclid utilizza anche la spettroscopia, una tecnica che scompone la luce proveniente dagli oggetti celesti nelle sue diverse lunghezze d’onda.
L’analisi degli spettri consente di misurare lo spostamento verso il rosso, o redshift, della luce delle galassie. Questa informazione permette di stimarne la distanza cosmologica e di collocarle all’interno della struttura tridimensionale dell’Universo.
Il risultato sarà una rappresentazione sempre più accurata della cosiddetta rete cosmica, o cosmic web: un’immensa struttura composta da filamenti di materia, ammassi di galassie e grandi regioni relativamente vuote.
Studiare questa rete significa comprendere come la materia si sia aggregata nel corso del tempo e quale ruolo abbiano avuto due componenti ancora poco conosciute dell’Universo.
La materia oscura, che non emette né assorbe luce in modo direttamente osservabile, viene studiata attraverso i suoi effetti gravitazionali. L’energia oscura, invece, è il nome attribuito alla componente associata all’accelerazione dell’espansione cosmica.
Le osservazioni di Euclid contribuiranno a verificare i modelli cosmologici e a chiarire il ruolo di questi fenomeni nell’evoluzione dell’Universo.
Euclid e le lenti gravitazionali: 15.000 nuovi candidati
Tra i risultati più significativi del nuovo archivio figura l’individuazione di circa 15.000 candidate lenti gravitazionali forti.
Il fenomeno si verifica quando la gravità di un oggetto particolarmente massiccio, come una galassia, modifica il percorso della luce proveniente da una sorgente più distante.
La deformazione dello spazio-tempo prevista dalla relatività generale può produrre immagini distorte, archi luminosi o veri e propri anelli, conosciuti come anelli di Einstein.
Questi effetti rappresentano uno strumento scientifico di grande importanza perché permettono di stimare la massa degli oggetti che agiscono da lente, includendo anche la componente di materia oscura.
Il catalogo di candidate lenti gravitazionali contenuto in DR1-Foundation è il più ampio mai realizzato, superando complessivamente le dimensioni dei cataloghi precedenti.
La possibilità di analizzare un numero così elevato di sistemi offre agli astronomi nuove opportunità per studiare la distribuzione della materia oscura nelle galassie e approfondire le proprietà dell’espansione cosmica.
Un altro ambito di ricerca riguarda gli ammassi di galassie, enormi strutture gravitazionalmente legate che possono contenere centinaia o migliaia di galassie.
L’osservazione di ammassi molto lontani consente di studiare epoche remote della storia cosmica, ricostruendo i processi attraverso i quali queste grandi concentrazioni di materia si sono formate ed evolute.
Un osservatorio spaziale per individuare oggetti rari
La posizione di Euclid nello spazio rappresenta uno dei principali vantaggi rispetto alle osservazioni condotte dalla superficie terrestre.
L’assenza delle distorsioni provocate dall’atmosfera permette al telescopio di ottenere immagini particolarmente nitide e di osservare vaste regioni del cielo con caratteristiche uniformi.
Questa combinazione è essenziale per individuare fenomeni statisticamente rari, che richiedono l’analisi di campioni molto estesi.
Il telescopio può così identificare oggetti lontani, sistemi gravitazionali complessi e popolazioni di galassie che risultavano difficili da studiare attraverso le precedenti campagne osservative.
Un aspetto particolarmente rilevante è la possibilità di confrontare un numero elevato di oggetti appartenenti a differenti epoche cosmiche.
Poiché la luce impiega tempo per raggiungere gli osservatori, guardare galassie molto distanti significa osservare l’Universo com’era miliardi di anni fa.
Euclid consente quindi di combinare una visione panoramica del cosmo con una prospettiva temporale sulla sua evoluzione.
Big Data e astronomia: 1,7 petabyte di osservazioni
Il nuovo rilascio mette in evidenza anche la crescente importanza delle infrastrutture digitali nella ricerca astronomica.
Con circa 1,7 petabyte di informazioni, DR1-Foundation costituisce un archivio scientifico di dimensioni eccezionali, composto da dati grezzi, immagini calibrate, cataloghi e spettri.
La gestione di quantità così elevate di informazioni richiede sistemi avanzati di elaborazione, archiviazione e analisi.
Le tecniche di analisi automatizzata e di apprendimento automatico possono contribuire all’identificazione degli oggetti celesti, alla classificazione delle galassie e alla selezione dei fenomeni più interessanti per ulteriori verifiche scientifiche.
In questo scenario, la missione rappresenta anche un esempio della convergenza tra osservazione spaziale, gestione dei Big Data e ricerca scientifica.
La disponibilità di grandi cataloghi omogenei consente inoltre alla comunità astronomica internazionale di sviluppare analisi statistiche su scale prima difficilmente raggiungibili.
L’obiettivo non è soltanto accumulare osservazioni, ma trasformare enormi volumi di dati in informazioni utili per comprendere le leggi fisiche che governano il cosmo.
Euclid verso il 2027: le prossime tappe della missione
Nonostante le dimensioni eccezionali, DR1-Foundation rappresenta soltanto una parte del programma scientifico previsto.
I dati pubblicati coprono infatti circa il 14% dell’area totale di cielo che Euclid intende osservare durante la missione.
Il prossimo passaggio sarà il rilascio completo Data Release 1, previsto per la metà del 2027.
Questa nuova pubblicazione integrerà ulteriori osservazioni e informazioni fondamentali, comprese quelle relative al lensing gravitazionale debole.
A differenza delle lenti gravitazionali forti, che producono deformazioni particolarmente evidenti, il lensing debole provoca alterazioni molto piccole nella forma apparente delle galassie.
Analizzando statisticamente queste deformazioni su milioni di oggetti, gli astronomi possono ricostruire la distribuzione della materia lungo la linea di vista, inclusa quella oscura.
L’integrazione tra lensing forte, lensing debole, spettroscopia e distribuzione spaziale delle galassie permetterà di costruire un quadro sempre più completo della struttura cosmica.
Il risultato atteso è una mappa tridimensionale di precisione senza precedenti, capace di contribuire alla comprensione dell’origine e dell’evoluzione dell’Universo.
Come sottolineato dalla direttrice scientifica dell’ESA, Carole Mundell, il rilascio rappresenta una tappa fondamentale nello studio del cosmo e testimonia il valore della tecnologia europea e della collaborazione scientifica internazionale.
Con Euclid, la cartografia entra così in una dimensione radicalmente diversa da quella terrestre: non più soltanto la rappresentazione di territori e superfici, ma la ricostruzione di un immenso spazio tridimensionale, popolato da miliardi di galassie e attraversato dalle strutture invisibili che ne determinano l’evoluzione.
(Fonte: ESA – Agenzia Spaziale Europea)
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