Euclid: nuove sfolgoranti vedute del cosmo e primi risultati della missione

Cinque nuove spettacolari immagini del telescopio spaziale europeo Euclid, - la missione europea, costruita e gestita dall'European Space Agency, con il contributo della NASA e a cui partecipa l'Università Statale di Milano -, danno ulteriore riprova delle sue capacità di studiare in dettaglio e su grandissime aree la struttura dell’Universo, in particolare attraverso l’effetto di lente gravitazionale.

Le nuove immagini fanno parte delle “Early Release Observations” raccolte durante i primi mesi di osservazione su obiettivi di particolare interesse, prima dell’inizio della survey nello scorso marzo e di cui a novembre 2023 si era già avuto un primo assaggio. Le immagini accompagnano le prime pubblicazioni scientifiche, rese disponibili simultaneamente sul sito del consorzio. 

“Questi dati corrispondono a sole ventiquattro ore di osservazione del telescopio e coprono obiettivi scientifici molto diversi, che spaziano dalle nubi di gas interstellare nella nostra Galassia, agli ammassi lontani contenenti migliaia di galassie - spiega Luigi Guzzo, docente di Astrofisica al dipartimento di Fisica “Aldo Pontremoli” dell’Università Statale di Milano, tra i fondatori del Progetto Euclid e uno dei coordinatori scientifici della missione. “Il loro scopo è mostrare esplicitamente la qualità e le grandi potenzialità di Euclid, oltre a permettere di ottenere primi risultati scientifici originali. Questi vengono pubblicati oggi, assieme ad una serie di corposi articoli che descrivono in dettaglio la missione e gli strumenti a bordo.”

Le immagini esaltano la capacità unica di Euclid di fornire allo stesso tempo una visione molto dettagliata e molto ampia di una regione di cielo, catturando una grande varietà di oggetti nella stessa immagine: da quelli molto deboli ai più luminosi, da quelli lontani a quelli vicini, dagli enormi ammassi di galassie ai piccoli pianeti.  Queste immagini sono almeno quattro volte più nitide di quelle che si possono ottenere con i telescopi terrestri.

“Nell’immagine dell’ammasso di galassie Abell 2390 (vedi figura), possiamo vedere in modo spettacolare la capacità di Euclid di mappare la materia oscura su grandi aree di cielo utilizzando il fenomeno di lente gravitazionale, ovvero la distorsione e l’amplificazione delle immagini di galassie lontane prodotta dalla forza di gravità della materia che si trova tra noi e loro” – prosegue Claudio Grillo anche lui docente del Dipartimento di Fisica “Aldo Pontremoli” e membro del Working Group di “Strong Lensing” del Consorzio Euclid. “Questo fenomeno permetterà di misurare in modo accurato la quantità e la distribuzione di materia oscura in migliaia di ammassi di galassie che verranno osservati da Euclid, fornendo nuove importanti informazioni sulla natura di questa misteriosa componente di massa dell’Universo.”  

Questo fenomeno, qui visibile esplicitamente sotto forma di archi e archetti, verrà utilizzato da Euclid su circa un terzo del cielo, nella sua forma cosiddetta “debole”, per tracciare le fondamenta nascoste del cosmo.  Grazie alla nitidezza delle sue immagini, sarà in grado di misurare queste minuscole distorsioni nelle immagini di miliardi di galassie, ricostruendo la storia di formazione ed espansione dell’Universo e come questa dipenda dalle sue misteriose componenti fondamentali: l'energia oscura e la materia oscura.

“Non dimentichiamoci, inoltre  – aggiunge Davide Maino, anch’egli docente presso il dipartimento di Fisica e coordinatore scientifico del “Science Data Centre” di Euclid-Italia - che qui abbiamo visto in azione solo metà della potenza scientifica di Euclid, quella di produrre immagini.  Potremo presto mostrare anche i risultati delle osservazioni spettroscopiche, con cui il satellite sta ricostruendo la distribuzione tridimensionale di decine di migliaia di galassie per notte, e dalle quali otterremo misure cosmologiche complementari e altrettanto uniche.  Si tratta di dati la cui analisi è molto più complessa e ha tenuto impegnato per mesi il team di analisi dati, ma presto saremo in grado di svelare anche questa `seconda faccia’ di Euclid, con le prime mappe tridimensionali dell’Universo lontano”. 

Euclid è una missione europea, costruita e gestita dall'ESA, con il contributo della NASA. Il Consorzio di Euclid, che riunisce oltre 2.000 scienziate e scienziati provenienti da 300 istituti di 15 Paesi europei, Stati Uniti, Canada e Giappone, è responsabile della fornitura degli strumenti scientifici e dell’analisi dei dati scientifici. L'ESA ha selezionato Thales Alenia Space come appaltatore principale per la costruzione del satellite e del suo modulo di servizio, e Airbus Defence and Space per sviluppare il modulo del carico utile, compreso il telescopio. La NASA ha fornito i rilevatori dello spettrometro e fotometro nel vicino infrarosso, NISP. Euclid è una missione di classe media del programma Cosmic Vision dell'ESA.

Le immagini scattate da Euclid e a seguire il testo esplicativo per ciascuna di esse.

Immagine 1 - Abell 2390

L’immagine di Euclid dell’ammasso di galassie Abell 2390 rivela oltre 50.000 galassie e l’evidente effetto di lente gravitazionale prodotto dalla materia (visibile e oscura) presente all’interno dell’ammasso, che da’ luogo agli archetti luminosi visibili nella zona centrale dell'immagine. Alcuni di questi archi sono in realtà immagini diverse di una stessa galassia di sfondo, la cui luce è stata deflessa dalla presenza dell’ammasso. Con questo tipo di dati, gli scienziati di Euclid potranno studiare come la massa tipica e il numero degli ammassi di galassie evolvono nel tempo, ottenendo informazioni sull’evoluzione dell’Universo nel suo complesso.
 

Immagine 2 - Messier 78

Questa immagine mozzafiato presenta la regione di Messier 78, un vivaio di stelle in formazione avvolto nella polvere interstellare, a 1300 anni luce da noi. Euclid ha potuto esplorare in profondità questo vivaio grazie alla sua fotocamera a infrarossi, rivelando le regioni in cui nascono le stelle, che risultano oscurate se osservate in luce visibile. L’immagine mostra i complessi filamenti di gas e polvere con un dettaglio che permette di scoprire stelle e pianeti appena formati. I due strumenti ottico e infrarosso di Euclid sono in grado di individuare oggetti con massa pari ad alcune volte quella di Giove: solo in questa immagine rivelano oltre 300.000 nuovi oggetti. 

Immagine 3 - NGC 6744

Questa immagine di Euclid mostra NGC 6744, una delle galassie a spirale più grandi nell’Universo locale, in cui è evidente l’attività di formazione stellare. Questo oggetto, a trenta milioni di anni luce da noi, è un esempio del tipo di galassie in cui all’epoca attuale si forma la maggior parte delle stelle. L’ampio campo visivo di Euclid e` in grado di coprire l’intera galassia in una sola immagine, catturando allo stesso tempo i dettagli alle scale più piccole entro i bracci di spirale, come i filamenti di polvere simili a piume che emergono dai bracci della spirale, mostrati qui con incredibile chiarezza. Questi dati hanno permesso inoltre di rivelare nuovi dettagli, tra cui una galassia nana in orbita attorno a NGC 6744. I dati di Euclid contribuiranno alla comprensione della struttura e della fisica delle galassie a spirale, non ancora del tutto note nonostante decenni di studi.

Immagine 4 - Abell 2764 (con stella luminosa)

Questa vista mostra l’ammasso di galassie Abell 2764 (in alto a destra), che comprende centinaia di galassie all’interno di un vasto alone di materia oscura a circa un miliardo di anni luce da noi. Euclid cattura molti oggetti in questa zona di cielo, tra cui una miriade di galassie lontane sullo sfondo, ammassi di galassie ancora più distanti e galassie in interazione.  Questa visione completa di Abell 2764 e dei suoi dintorni – ottenuta grazie al campo visivo straordinariamente ampio di Euclid – permette di determinare le dimensioni dell’ammasso e di arrivare a studiarne anche la periferia, immortalando anche le galassie più lontane dal centro. L’immagine e` dominata in primo piano da una stella molto luminosa che si trova all’interno della nostra galassia, V*BP-Phoenicis, una stella dell’emisfero meridionale sufficientemente luminosa da poter essere vista a occhio nudo. 

Immagine 5 - Gruppo di galassie del Dorado

In questa immagine, Euclid ha catturato “in azione” le galassie del gruppo del Dorado, durante il processo di “fusione”, che produce per effetti mareali le bellissime strutture a forma di coda e di conchiglia che si possono osservare attorno alle due spirali centrali. In questa immagine si puo` apprezzare la grande versatilità di Euclid, che permette di osservare in un'unica immagine innumerevoli galassie con una gamma di luminosità molto ampia. Grazie alla combinazione unica di ampio campo visivo, grande sensibilità e alta risoluzione spaziale, Euclid è in grado di cogliere caratteristiche minuscole (ammassi stellari), più ampie (nuclei di galassie) ed estese (code mareali) tutto in un unico fotogramma. Intorno a queste galassie, gli scienziati stanno anche cercando singoli ammassi di stelle, conosciuti come ammassi globulari, che tracciano la formazione, storia evolutiva e dinamica della galassia ospite.