Novecento milioni di galassie: il satellite Euclid inizia a costruire la più grande mappa del cosmo

È stata pubblicata la Data Release 1 – Foundation, la prima parte della grande Data Release 1 della missione spaziale Euclid dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), alla quale l’Italia contribuisce attraverso l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e numerose università. L’imponente catalogo censisce novecento milioni di galassie in circa 10 mila immagini, che coprono 1.900 gradi quadrati di cielo –un’area equivalente a circa 9.500 lune piene –, e comprende inoltre quindicimila candidati a lente gravitazionale forte, sessanta milioni di candidati quasar e dati spettroscopici relativi a 160 milioni di sorgenti, ponendo le basi per la più grande mappa tridimensionale dell’universo mai realizzata.

L’obiettivo di Euclid, lanciato nel 2023, è scansionare un terzo della volta celeste, osservando miliardi di galassie per indagare la storia dell’universo e scoprire i misteri delle sue componenti più enigmatiche: la materia oscura e l’energia oscura. I dati resi pubblici oggi, basati su 13 mesi di osservazioni, una decina di anni di sviluppo degli algoritmi e un anno tra elaborazione e analisi, rappresentano solo il 14% del censimento del cielo che Euclid realizzerà in sei anni. Eppure, sono quel che basta per iniziare a mettere insieme la maestosa mappa tridimensionale del cosmo che ricercatrici e ricercatori attendono con trepidazione per iniziare a svelare i misteri dell’universo oscuro.

“Le oltre 70.000 immagini nel vicino infrarosso incluse nella Data Release 1 permettono di guardare sempre più lontano nell’Universo, rivelando galassie deboli e distanti e fornendo informazioni fondamentali per misurarne le distanze e ricostruire la distribuzione tridimensionale della materia”, commenta Gianluca Polenta dello Space Science Data Center dell’ASI, responsabile del team che ha sviluppato il software per l’elaborazione e la produzione delle immagini nel vicino infrarosso e primo autore di uno degli articoli scientifici che accompagnano la Data Release.

Il nuovo catalogo comprende un vasto campione di gruppi e ammassi di galassie, le più grandi strutture che popolano il cosmo odierno, tra cui il Superammasso dell’Orologio e diverse galassie appartenenti al gruppo di M81. I dati raccolti permetteranno di studiare la formazione e l’evoluzione di queste strutture. Comprende inoltre circa quindicimila candidati a lenti gravitazionali forti, sistemi nei quali un fortuito allineamento cosmico produce immagini multiple, archi o anelli di luce di galassie ancora più lontane.

La Data Release 1 – Foundation copre una porzione di cielo trenta volte più grande rispetto alla precedente release di Euclid, resa pubblica lo scorso anno. Oltre alle immagini realizzate dai due strumenti di bordo, VIS (VISible Instrument) e NISP (Near Infrared Spectrometer Photometer), comprende anche dati spettroscopici ottenuti con NISP per 160 milioni di sorgenti.

“Estrarre spettri calibrati su un volume di dati così vasto ha richiesto al team del Science Data Center italiano un complesso lavoro di progettazione e ottimizzazione dei software di analisi per lo strumento NISP, adattandoli all’infrastruttura di calcolo distribuita del Science Ground Segment”, commenta Marco Frailis dell’INAF, responsabile del Science Data Center italiano di Euclid.

Lo spettro, ottenuto scomponendo nei suoi diversi colori la luce proveniente dalle galassie,  può essere paragonato a un codice a barre: fornisce informazioni preziose sulla loro composizione chimica e permette di stimarne la distanza. Per questo gli spettri delle galassie sono fondamentali per trasformare l’atlante celeste di Euclid nella mappa tridimensionale del cosmo necessaria a indagare la natura della materia e dell’energia oscura.

“INFN e INAF collaborano alla gestione in volo di NISP, seguendone il funzionamento e verificandone le prestazioni durante le osservazioni”, spiega Stefano Dusini responsabile nazionale per l’INFN della missione Euclid. “Questo lavoro, svolto in stretto coordinamento con il consorzio internazionale, è fondamentale per assicurare la qualità e l’affidabilità dei dati su cui si baseranno gli studi della materia oscura e dell’energia oscura”.

Intorno alla metà del 2027, la missione Euclid pubblicherà la versione completa della Data Release 1, che andrà ad arricchire quella resa disponibile oggi con una serie di informazioni aggiuntive sulla distribuzione delle galassie e degli ammassi all’interno della vasta rete di strutture cosmiche che permea l’universo. Consentirà così di studiare il raggruppamento delle galassie (galaxy clustering), ossia il modo in cui le galassie si distribuiscono nello spazio e tracciano la struttura dell’universo su grande scala. Conterrà inoltre misure dell’effetto di lente gravitazionale nella sua forma “debole”, ovvero la leggera deformazione delle immagini delle galassie causata dalla distribuzione della materia lungo la linea di vista. L’analisi congiunta di questi due fenomeni sarà fondamentale per ricostruire l’evoluzione delle strutture cosmiche e indagare la natura della materia oscura e dell’energia oscura.

La missione è uno dei programmi più ambiziosi a livello internazionale nel quale l’Italia, attraverso l’ASI, l’INAF e l’INFN, gioca un ruolo di protagonista coinvolgendo centinaia di scienziate e scienziati italiani, appartenenti anche a numerose università: Università di Bologna, Università Statale di Milano, Università di Genova, Università di Trieste, SISSA, Università di Ferrara, Università di Torino e Università di Padova.

L’Italia guida il segmento scientifico di terra di Euclid, ovvero la complessa filiera che si occupa di verificare le prestazioni degli strumenti in orbita e di elaborare i dati ricevuti dal satellite, producendo le immagini e gli spettri necessari per l’analisi scientifica, come quelli resi disponibili nella release odierna. Il nostro Paese ha inoltre contribuito alla realizzazione dei due strumenti scientifici, VIS e NISP, ha progettato la strategia osservativa della missione e ospita uno dei nove Science Data Center che si trova presso ALTEC di Torino.

INFN – Istituto Nazionale di Fisica Nucleare