Come Euclide, 2300 anni fa ha illuminato l’universo della geometria, così gli scienziati di tutto il mondo si aspettano che il telescopio spaziale Euclid nel prossimo decennio possa finalmente fare luce sulla materia oscura, uno dei grandi interrogativi della fisica e della cosmologia contemporanea. Se lo aspettano in primo luogo i responsabili dell’ESA, l’Agenzia Spaziale Europea che, dopo quanto ha rivelato la missione Planck circa la dark matter, sono ancor più convinti della necessità di dedicare una missione specifica a tentare di chiarire il grande enigma.
Tra i fisici italiani coinvolti in una posizione di primo piano nella missione c’è Luca Valenziano, astrofisico dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) di Bologna, che ha il ruolo di responsabile scientifico per l’INAF del progetto Euclid e quindi dell’accordo tra INAF e ASI (Agenzia Spaziale Italiana); dal punto di vista operativo Valenziano è responsabile della fornitura italiana per uno dei due strumenti che saranno sul satellite della parte di integrazione e verifica dell’elettronica per le operazioni di bordo. Dopo aver presentato i tratti salienti del progetto durante il recente convegno internazionale di Planck a Ferrara, ne ha illustrato obiettivi e prospettive a ilsussidiario.net.
Euclid è una missione molto ambiziosa: quali sono gli obiettivi?
Con Euclid intendiamo esplorare quel periodo della storia dell’universo che viene dopo il disaccoppiamento della radiazione – che è stata studiata dalla missione Planck – e dopo il collasso gravitazionale delle prime strutture cosmiche, quando l’energia oscura ha iniziato ad avere la prevalenza sugli effetti che rallentano l’espansione causando quindi un’accelerazione registrata in tempi recenti. Quindi andremo a esplorare quell’intervallo di tempo che comprende gli ultimi 10 miliardi di anni.
Che cosa verrà osservato?
Quello che vogliamo fare, utilizzando due strumenti indipendenti, è realizzare una mappa tridimensionale del cosmo. Euclid farà osservazioni, cioè mapperà il cielo, in 15mila gradi quadrati, quindi la maggior parte del cielo extra galattico, per individuare la posizione in tre dimensioni delle galassie, viste come punti di riferimento nella trama del cosmo.
Perché una mappa tridimensionale?
Perché sarà una mappa delle posizioni angolari degli oggetti sulla sfera celeste ma anche in profondità, ottenuta misurando la distanza tra noi e le strutture osservate. Misurando oggetti sempre più lontani, come sappiamo, andiamo indietro nel tempo e perciò misuriamo oggetti sempre più antichi.
Da questa mappa tridimensionale si otterrà una struttura “a cipolla” che ci servirà per analizzare com’era il cosmo in periodi sempre più lontani: faremo una sorta di tomografia temporale dell’universo.
Quali saranno gli strumenti a bordo?
Saranno due: uno osserverà nel visibile, l’altro nell’infrarosso (IR). Con quello nel visibile otterremo una mappa celeste ad altissima risoluzione, con dei dettagli nettamente superiori a tutti quelli ottenibili con qualunque strumento da Terra. Tramite questa mappa osserveremo di fatto la posizione delle galassie e la deformazione che la loro immagine subisce viaggiando dalla sorgente fino a noi.
A che cosa è dovuta questa deformazione?
Al fatto che la materia oscura che si trova tra noi e una galassia crea l’effetto noto come lente gravitazionale, cioè deflette la luce che arriva dalla galassia sorgente stirandone e deformandone i contorni. Dalle analisi statistiche su miliardi di galassie che osserveremo in tutto il cielo, dovremmo riuscire a capire qualcosa delle proprietà di questa enigmatica materia oscura. Sviluppando questa analisi in funzione del tempo dell’evoluzione galattica, dovremmo anche riuscire a comprendere come la stessa materia oscura si è evoluta.
E per la parte infrarossa?
Con lo strumento IR registreremo le componenti più verso il rosso delle linee spettrali, catturando quelle frequenze invisibili da Terra a causa del filtro operato dall’atmosfera. Lo strumento utilizzerà un metodo spettroscopico, cioè andrà a vedere le righe di emissione dell’idrogeno di queste galassie, le righe legate alla formazione stellare; dallo spostamento verso il rosso potremo determinare con grandissima accuratezza la posizione lungo la terza dimensione, vale a dire la distanza, con una precisione maggiore di tutto quanto è disposizione oggi.
È importante sottolineare che questi due tipi di analisi sono totalmente indipendenti, sia perché si tratta di due strumenti indipendenti sia perché si applicano a oggetti diversi. Quindi sullo stesso satellite avremo due modi indipendenti per studiare la struttura del cosmo.
Quando verrà lanciato il satellite?
La partenza della missione è prevista verso la metà del 2020: Euclid verrà lanciato con un vettore Soyouz dallo spazioporto di Kourou nella Guiana francese; il satellite raggiungerà, come ha fatto Planck, un’orbita intorno al cosiddetto punto lagrangiano L2, a 1,5 milioni di chilometri da noi.
Come è organizzato il programma?
Euclid è una missione ESA di classe M2 (cioè media) del programma Cosmic Vision. Per gli strumenti e il segmento di Terra si è costituito un Consorzio Internazionale di 14 nazioni europee più una collaborazione di alcuni laboratori americani; oltre 1100 tra tecnici e ricercatori partecipano all’impresa.
L’Italia ha una posizione rilevante all’interno del Consorzio e partecipa a entrambi gli strumenti e alle ricerche collegate; forniamo gli elementi di elettronica di bordo per entrambi, uno degli elementi criogenici di bordo dello strumento IR e abbiamo la responsabilità del Grand Segment, cioè della elaborazione dei dati da Terra.
L’attività è già partita: ce la farete per il 2020?
Il programma è già stato avviato: si tratta di un’attività estremamente complessa, con molti attori in campo e con una tempistica molto stringente. Sono coinvolte naturalmente le industrie italiane sia per la realizzazione degli strumenti che per la navicella e tutti stanno operando al massimo delle loro possibilità e professionalità. Da parte nostra abbiamo garantiti i finanziamenti per la componente strumentale e per il segmento di Terra. Il nostro obiettivo è, ovviamente, di arrivare puntuali nei tempi prefissati e confidiamo di riuscire. Al momento posso dire che ci sono tutte le condizioni perché i tempi siano rispettati e la missione possa svolgersi secondo le aspettative.
(Mario Gargantini)