Lancio del “Dark Energy Telescope” europeo per esplorare i più grandi misteri della cosmologia

SpaceX ha lanciato sabato il telescopio spaziale Euclid da 1,5 miliardi di dollari dell’Agenzia spaziale europea, un tentativo ambizioso e unico di determinare la natura della materia oscura – una sostanza sconosciuta che pervade l’universo – e l’energia oscura, la misteriosa forza repulsiva che accelera l’espansione dell’universo .

“È molto difficile trovare un gatto nero in una stanza buia, soprattutto se non c’è nessun gatto”, ha detto Henk Hoekstra, astronomo dell’Università di Leida e coordinatore di Euclid Science. “Questa è una situazione in cui ci troviamo un po’ perché abbiamo queste osservazioni ma manca una buona teoria.

“Finora, nessuno ha trovato una buona spiegazione per la materia oscura, l’energia oscura e altre sfide legate anche alla fisica delle particelle. … Il lancio di Euclid (trasporta) davvero la cosmologia nel futuro. È la prima missione spaziale progettata per studiare l’oscurità energia.”

Nel 1998, gli astronomi che mapparono l’espansione dell’universo si aspettavano di vedere un rallentamento dovuto all’attrazione gravitazionale di tutti i suoi componenti. Sono rimasti stupiti nello scoprire che l’espansione dello spazio e di tutto ciò che contiene ha iniziato ad accelerare 5-6 miliardi di anni fa. La forza sconosciuta che guidava questa accelerazione era chiamata energia oscura.

Da allora i ricercatori hanno concluso che l’energia oscura rappresenta quasi i tre quarti del bilancio energetico collettivo dell’intero universo. La materia oscura costituisce circa il 24% dell’universo, mentre gli atomi e le molecole costituiscono la materia normale – Terra, esseri umani, stelle e galassie – solo il 5%.

Studiando i sottili cambiamenti nella luce delle galassie negli ultimi 10 miliardi di anni, le fotocamere di Euclid aiuteranno gli scienziati a scoprire se l’energia oscura è coerente con una “costante cosmologica” immutabile prevista dalla teoria della relatività generale di Einstein o se è necessario affrontare l’attuale comprensione della gravità recensione.

Yannick Miller, astronomo dell’Istituto di astrofisica di Parigi e membro del team scientifico di Euclid, la mette così:

L’obiettivo della missione di Euclid è fornire risposte alle seguenti domande: Perché l’espansione dell’universo sta accelerando, che si traduce in Qual è la natura dell’energia oscura? È una costante cosmologica? È un’energia oscura dinamica le cui proprietà possono variare con tempo o è una deviazione dalla relatività generale su scale cosmiche?

Allo stesso tempo, Euclid studierà anche la natura della materia oscura, un mare di particelle che non emettono né riflettono luce o altre radiazioni elettromagnetiche, ma mostrano chiaramente gli effetti della gravità. La materia oscura impedisce alle galassie di fuggire e influenza il modo in cui le galassie si sono evolute e si sono unite nei 13,7 miliardi di anni successivi al Big Bang.

“Euclid studierà la distribuzione della materia oscura e la distribuzione delle galassie a una risoluzione senza precedenti dallo spazio”, ha affermato Millier. “Ricostruirà anche la storia cosmica dell’universo negli ultimi 10 miliardi di anni”.

Lo farà fotografando più di 10 miliardi di galassie. Il software sulla Terra aiuterà a identificare gli 1,5 miliardi o più dei migliori candidati e ad analizzare in che modo le loro forme sono distorte dalle invisibili nubi di materia oscura che riempiono lo spazio tra Euclide e i suoi bersagli.

La tecnica, nota come lente gravitazionale debole, è simile nel concetto al modo in cui l’acqua distorce leggermente le forme delle rocce sparse su un ruscello. È un effetto molto sottile in termini cosmologici, che richiede software complessi, computer potenti e più di 1.500 scienziati in nove centri di ricerca per rilevarlo.

Ma se tutto va bene, Euclid “osserverà direttamente la distribuzione della materia oscura usando un effetto di lente gravitazionale che modifica le forme delle galassie, che vengono deviate dalla distribuzione della materia oscura lungo una data linea di vista”, ha detto Millier. “Questo fornirà la distribuzione della materia oscura che non è visibile in un campo euclideo”.

Le osservazioni spettrali di decine di milioni di galassie consentiranno ai ricercatori di determinare distanze e velocità in tre dimensioni, facendo luce sul fatto che l’energia oscura sia, in effetti, la forza dietro l’accelerazione dell’espansione cosmica o se sia necessaria un’altra spiegazione.

La missione è iniziata sabato alle 11:12 EST, quando un razzo SpaceX Falcon 9 è esploso alla Cape Canaveral Space Force Station. Dopo un rapido giro di controlli al computer, il razzo è stato lanciato per superare 1,7 milioni di libbre di spinta, mettendo in scena uno spettacolare spettacolo nel cielo del fine settimana per i residenti e i turisti della zona.

41 minuti dopo, dopo due salve del motore del secondo stadio del razzo, Euclid è stato lanciato per volare da solo. Il primo stadio del Falcon 9, come di consueto a SpaceX, è volato da solo per atterrare su un drone offshore.

L’Agenzia spaziale europea, o ESA, si stava preparando a lanciare l’anno scorso il telescopio spaziale Euclid su un razzo russo Soyuz decollato da Kourou, nella Guyana francese. Ma all’indomani dell’invasione russa dell’Ucraina, quei piani fallirono, lasciando Euclide senza un volo nello spazio.

Lo scorso luglio, l’Agenzia spaziale europea si è rivolta a SpaceX per un possibile lancio del razzo Falcon 9 dell’azienda. Entro la fine dell’anno, i contratti erano in vigore e il team è stato in grado di andare avanti con il lancio del sabato.

“Dobbiamo… un enorme grazie a SpaceX”, ha dichiarato Mike Healy, responsabile dei progetti scientifici presso l’Agenzia spaziale europea. “Senza di loro, il nostro satellite rimarrà sulla Terra per due anni”.

Euclid è diretto verso una regione dello spazio a quasi un milione di miglia dalla Terra – Lagrange Point 2 – dove la gravità del Sole e della Terra si combinano per formare una zona calma in cui il veicolo spaziale può rimanere sul posto con manovre e consumo di carburante minimi. Anche il James Webb Space Telescope è operativo a L2.

L’Euclid da 4.760 libbre è dotato di uno specchio primario quasi perfetto da 3 piedi per 11 pollici e due strumenti: una fotocamera a luce visibile da 600 megapixel e uno spettrofotometro a infrarossi da 64 megapixel. Il campo visivo del telescopio è circa il doppio della dimensione della luna piena.

Dopo un periodo di controllo e calibrazione durato un mese, Euclid inizierà a mappare i 15.000 gradi quadrati del cielo, che include tutto lo spazio al di fuori della Via Lattea, immaginando galassie e ammassi di galassie risalenti a 10 miliardi di anni fa.

Catturerà la transizione dal rallentamento iniziale dell’universo guidato dalla gravità a un’era di espansione accelerata sotto il dominio emergente dell’energia oscura.

“Euclid può, in una volta sola, presentare un campo molto più ampio di quello che può essere ottenuto da Hubble”, ha affermato Rene Leurige, scienziato del progetto Euclid presso l’Agenzia spaziale europea. “Durante la sua intera vita, Hubble non ha mai coperto più di 100 gradi quadrati, ed Euclid potrebbe farlo in 10 giorni. Quindi, per ottenere 15.000 gradi quadrati, che è la dimensione della nostra indagine del cielo, abbiamo bisogno di queste grandi immagini del cielo”.

Euclid impiegherebbe sei anni per completare la sua mappa del cielo, generando circa 100 gigabyte di dati compressi al giorno, o circa 70.000 terabyte nel corso della missione.

“Il tuo iPhone ha probabilmente 10 megapixel”, ha affermato Jason Rhodes, membro dell’Euclid Research Consortium. Quindi le due fotocamere Euclid insieme hanno circa 700 megapixel Scatteremo foto con queste fotocamere ogni pochi minuti per sei anni.

“Ma la quantità di dati che stiamo inviando è inferiore rispetto alla quantità di dati che è interamente nell’archivio alla fine del processo, e questo è un altro fattore di mille”.

Queste immagini includeranno 8 miliardi di galassie, Gaitee Hussain, capo della scienza presso l’ESA, ha dichiarato: “Il meglio tra uno e mezzo e due miliardi di galassie sarà selezionato per l’esperimento di lente debole”.

“Raccoglieremo milioni e decine di milioni di spostamenti verso il rosso spettrali, oltre a miliardi di spostamenti verso il rosso ottici, al fine di comprendere le distanze delle galassie che stiamo osservando”, ha aggiunto.

“Ciò significa enormi velocità di trasmissione dei dati, non solo per la consegna dei dati sulla Terra, ma anche in termini di comunicazione dei dati… Questo è ciò che è necessario per rispondere a quella che è probabilmente la domanda fondamentale in fisica e cosmologia oggi, ovvero, cos’è l’universo effettivamente fatto di?