Un telescopio spaziale sta scansionando l’intero universo per comprendere la materia oscura e l’energia oscura

Questo fine settimana ha visto il lancio della missione Euclid dell’Agenzia spaziale europea (ESA): un telescopio spaziale volto a svelare i misteri della materia oscura e dell’energia oscura. La navicella spaziale da 2,2 tonnellate con il suo telescopio da 1,2 metri è stata sollevata nello spazio da un razzo SpaceX Falcon 9 ed è ora in viaggio per orbitare attorno al sole.

La missione doveva originariamente essere lanciata utilizzando un razzo russo Soyuz dallo spazioporto europeo nella Guyana francese, ma dopo l’invasione russa dell’Ucraina, la cooperazione tra l’ESA e la Russia è cessata. Quindi, invece, il telescopio è stato lanciato dalla Space Force Station Cape Canaveral in Florida ed è decollato alle 00:11 ET di sabato 1 luglio.

Il telescopio si sta dirigendo verso un’orbita chiamata L2, il secondo punto lagrangiano, la stessa orbita utilizzata dal James Webb Space Telescope e da altri telescopi spaziali. Questa orbita fornisce un’elevata stabilità che è particolarmente importante per una missione come Euclid che mira a raccogliere osservazioni molto dettagliate dell’universo.

Euclid deve raggiungere il secondo livello in quattro settimane, quindi fare i preparativi per due mesi prima di iniziare le osservazioni scientifiche verso l’inizio di ottobre.

Euclid condurrà indagini ampie e approfondite dell’universo, mettendo insieme le immagini per creare una mappa dell’universo per aiutare a identificare due concetti misteriosi: la materia oscura, che costituisce circa il 27% di tutto ciò che esiste, e l’energia oscura, che rappresenta circa Il 68 percento dell’universo. Ogni atomo, molecola e pezzo di materia che possiamo osservare costituisce il minuscolo 5 percento rimanente noto come materia ordinaria o barionica.

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 sta espandendo. Tuttavia, è molto difficile 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 in modo molto ampio.

“Se vuoi fare cosmologia e osservare l’universo nel suo insieme, devi fare un grande sondaggio”, ha spiegato Giuseppe Racca, Project Manager Euclid dell’ESA, in una conferenza stampa. “E Euclid ha progettato appositamente un telescopio grandangolare per coprire la maggior parte dell’universo osservabile in un tempo molto breve.”

Il telescopio Euclid esaminerà il 36 percento del cielo durante la sua missione di sei anni e per individuare una vasta area il telescopio ha un campo visivo molto ampio. Questo si riferisce alla quantità di cielo osservabile attraverso un telescopio, e nel caso di Euclide il campo visivo è 2,5 volte la dimensione della Luna.

Confrontalo con, diciamo, il telescopio spaziale Hubble, che ha un campo visivo non superiore a 1/12 delle dimensioni della Luna. Il telescopio Hubble può visualizzare cose come galassie o nebulose in modo molto dettagliato, ma ci vorrebbero circa 1.000 anni per scansionare un’area comparabile del cielo alla ricerca di Euclide.

E se ti stai chiedendo perché Euclid abbia esaminato poco più di un terzo del cielo, è perché è impossibile vedere galassie lontane in altre regioni del cielo, perché questi oggetti distanti sono oscurati dalle stelle più vicine e dalla polvere all’interno della nostra. galassia.

Euclid avrà due strumenti: lo strumento visibile, 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. Coprire queste due lunghezze d’onda consente ai ricercatori di vedere le galassie che sono spostate verso il rosso, il che significa che mentre si allontanano da noi, la loro luce si sposta verso l’estremità rossa dello spettro.

Combinando le osservazioni di entrambi i dispositivi, 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 è invisibile, motivo per cui è così difficile da studiare. Non possono essere osservati direttamente, ma la loro esistenza 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 delle cose nell’universo osservabile”, ha spiegato René Lorig, scienziato del progetto Euclid.

I due metodi principali per studiare l’energia oscura e la materia oscura utilizzati da Euclid sono 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 e, si spera, 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 spazio-tempo, agendo come una lente d’ingrandimento e alterando 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 differenza significativa tra le masse calcolate e le masse osservate, ciò indica che in primo piano sono presenti grandi quantità di materia oscura.

Un altro effetto, il raggruppamento di galassie, si riferisce al modo in cui le galassie sono distribuite in tre dimensioni nell’universo. Man mano che l’universo si espande, le galassie si allontanano da noi, causando uno spostamento verso il rosso. Gli scienziati possono confrontare la distanza effettiva di una galassia con il suo spostamento verso il rosso usando un fenomeno chiamato oscillazioni barioniche acustiche, e questo può mostrare quanto velocemente si sta espandendo l’universo, che è direttamente correlato all’energia oscura.

Combinati, 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 un milione di immagini da 12 miliardi di oggetti durante la sua missione. Ciò dovrebbe avvicinarci di un passo alla capacità di rilevare e studiare questi fenomeni sfuggenti e alla comprensione della composizione dell’universo che ci circonda.

“È più di un semplice telescopio spaziale”, ha detto Lorigis, “è davvero un rilevatore di energia oscura”.