Grazie al lancio della missione Euclid dell’ESA il prossimo luglio, potremmo trovare risposta a fondamentali domande sul comportamento del nostro Universo guardando in faccia il suo “lato oscuro”.
Rappresentazione artistica del telescopio spaziale Euclid. Credits: https://www.esa.int.
Euclide di Alessandria, con la geometria, ci sapeva fare. La sua celebre opera, gli “Elementi”, contiene la prima formulazione di ciò che oggi chiamiamo geometria euclidea, compagna inseparabile di ognuno di noi sui banchi di scuola. Quale nome poteva avere allora, se non “Euclid”, una missione che ha il compito di scoprire qual è la geometria dell’Universo su vasta scala?
Era il lontano 2011 quando l’ESA (Agenzia spaziale europea) selezionò Euclid come missione di classe media all’interno del programma “Cosmic Vision 2015-2025” e il gennaio 2013 quando la NASA diventò partner ufficiale, testimoniando l’elevato valore scientifico di questa missione. Anche l’Italia vi prenderà parte fornendo oltre quattrocento ricercatori, realizzando alcuni sottosistemi dei due strumenti a bordo della sonda e facendosi carico della gestione del Segmento di Terra. Il sofisticato telescopio spaziale partirà presumibilmente a luglio e verrà posizionato in un’orbita intorno al punto lagrangiano L2 del sistema Sole-Terra, a un milione e mezzo di chilometri di distanza dal nostro pianeta. Opererà nel visibile e nel vicino infrarosso e il suo lavoro per i sei anni seguenti sarà decisamente ambizioso: provare a rispondere ad alcune fondamentali domande. Com’è fatto, su larga scala, l’Universo e come è evoluto negli ultimi 10 miliardi di anni? Cos’è la materia oscura? Perché l’Universo è in espansione accelerata? È l’energia oscura a produrre questa accelerazione? Le leggi della Relatività generale di Einstein che spiegano il comportamento della gravità valgono ancora nelle regioni più remote del cosmo? Come ha recentemente dichiarato Barbara Negri, responsabile ASI (Agenzia Spaziale Italiana) di Volo umano e Sperimentazione scientifica per la missione Euclid, “al momento questa è la missione più complessa per quanto riguarda gli obiettivi scientifici”.
Eseguendo una mappatura accurata della distribuzione, della forma e del redshift di milioni di galassie, Euclid potrebbe riuscire a svelare la geometria dell’Universo su vasta scala e la storia della formazione delle sue strutture. I fenomeni che il telescopio analizzerà saranno il weak gravitational lensing, la distorsione dell’immagine di un oggetto celeste dovuta alla presenza di una grande massa più vicina all’osservatore che incurva la luce proveniente dall’oggetto osservato, e il galaxy clustering, ovvero la distribuzione delle galassie nello spazio. Gli attori principali in questo scenario evolutivo sono la materia oscura e l’energia oscura, componenti sconosciute che dominano il contenuto materia-energia dell’Universo e ne regolano l’evoluzione. Il modello cosmologico attuale prevede infatti che il nostro Universo sia composto per il 25% dalla materia oscura, per circa il 70% dall’energia oscura e solo per il 5% dalla materia ordinaria, quella visibile. Nonostante tutto, non si sa ancora da cosa sia composta tutta questa massa mancante; sarà proprio Euclid a provare a scoprire l’esistenza di un’eventuale nuova specie di particelle che potrebbero comporre questa materia sconosciuta.
In veste di detective dell’Universo oscuro, Euclid tenterà anche di svelare il volto del vero responsabile dell’espansione accelerata dell’Universo: l’energia oscura è un campo d’energia costante presente ovunque, una proprietà intrinseca del vuoto – come intendeva Einstein quando introdusse la sua costante cosmologica nelle equazioni della Relatività generale – o potrebbe esistere una quinta forza fondamentale? Le misure estremamente precise e accurate che Euclid eseguirà renderanno possibile determinare i parametri dell’accelerazione, aiutandoci a fare chiarezza sulla vera natura dell’energia oscura. È attraverso la gravità che l’Universo ci mostra il suo “lato oscuro” e, di conseguenza, diventa necessario comprendere se la nostra migliore teoria per descrivere questa interazione fondamentale, la Relatività generale di Albert Einstein, funziona ovunque. È da un secolo che il capolavoro del grande scienziato viene sottoposto a severi test, finora brillantemente superati, ma non si sa come si comporta se messo alla prova su distanze e tempi cosmologici; Euclid servirà anche a questo.
Il 30 aprile scorso il telescopio ha raggiunto Port Canaveral, in Florida, e ora si trova presso Astrotech, vicino alla base di lancio di Cape Canaveral. Il mese prossimo si svolgeranno i test dei sottosistemi del satellite e, una volta superati i controlli finali, la sonda verrà montata in cima al lanciatore, un Falcon 9 di SpaceX, grazie al quale lascerà la Terra a luglio dopo il rinvio di un anno dovuto al conflitto in Ucraina.