Il telescopio spaziale Euclid ha prodotto la più ampia mappa del cosmo ad alta risoluzione mai resa pubblica: oltre 900 milioni di galassie catalogate in 13 mesi di osservazioni. I dati sono stati diffusi ieri dall’Agenzia spaziale europea (ESA) e sono ora a disposizione dei ricercatori di tutto il mondo. Contengono anche circa 15.000 candidati lenti gravitazionali, il fenomeno per cui la gravità di una galassia devia la luce di una sorgente più lontana. Su questi oggetti gli astrofisici contano per mettere alla prova le teorie sulla materia oscura.

Il pacchetto copre una porzione di cielo pari a circa 9.500 volte la Luna piena vista dalla Terra, per un volume di 1,7 petabyte, cioè 1,7 milioni di gigabyte. Rappresenta appena il 14% dell’area che Euclid dovrà osservare entro il 2031. Per quella data la missione, lanciata dalla Florida nel luglio 2023 e collocata a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra, dovrebbe completare un atlante tridimensionale esteso a oltre un terzo della volta celeste e a più di dieci miliardi di anni di storia cosmica. Le pubblicazioni precedenti riguardavano pochi giorni di osservazione.

Euclid, 900 milioni di galassie con la nitidezza di un telescopio spaziale

La novità sta nella combinazione fra ampiezza e definizione. Secondo Andy Taylor, dell’Università di Edimburgo, responsabile del segmento scientifico britannico a terra, esistono rilevamenti del cielo più estesi, ma nessuno eguaglia il dettaglio e la quantità di informazioni di Euclid. Taylor la definisce la più grande immagine ad alta risoluzione dell’universo mai prodotta.

Natalie Lines, dottoranda all’Università di Portsmouth e membro del consorzio scientifico della missione, spiega il punto così: «I telescopi a terra coprono grandi aree del cielo notturno, ma la loro visione è sfocata dall’atmosfera. Hubble e James Webb scattano immagini bellissime e nitide, ma solo di minuscole porzioni di cielo. Euclid fa entrambe le cose insieme».

A bordo lavorano due strumenti: una camera per la luce visibile, chiamata VIS, che registra la forma delle galassie, e uno strumento nel vicino infrarosso, il NISP, che ne stima la distanza. Ne deriva la terza dimensione della mappa. Il catalogo comprende oltre 160 milioni di spettri luminosi e circa 60 milioni di possibili quasar, i nuclei brillanti di galassie alimentati da buchi neri supermassicci. Alcuni risalgono a quando l’universo aveva il 5% dell’età attuale: la loro luce è partita circa 13 miliardi di anni fa.

Marc Sauvage, astrofisico del CEA francese e tra i responsabili del consorzio Euclid, ha dato una misura della scala: se si volessero scorrere una a una le immagini delle galassie, «non basterebbe una vita umana». Ogni oggetto, ha aggiunto, «è stato rilevato, misurato, catalogato, interpretato», con posizione, colore, forma, massa e distanza. Secondo Taylor, il volume dei dati è ormai troppo grande perché una persona possa esaminarlo per intero, e molti fenomeni restano da scoprire. Il mosaico mostrato nei video dell’ESA assembla 740 osservazioni del cielo settentrionale, raccolte tra l’autunno 2024 e la primavera 2025.

Lenti gravitazionali di Euclid, da mille casi noti a 15mila candidati

L’effetto, previsto da Einstein, si produce quando una galassia o un ammasso si trova davanti a un oggetto più lontano. La massa in primo piano curva lo spazio-tempo e piega la luce della sorgente retrostante, generando archi o anelli luminosi. Finora se ne conoscevano circa un migliaio di casi forti, secondo Taylor. Il nuovo catalogo ne contiene circa 15.000 probabili, più di quanti ne fossero stati individuati nell’ultimo mezzo secolo. Entro la fine della missione se ne attendono circa 170.000. Si tratta di candidati, che andranno confermati.

Il legame con la materia oscura passa dalla massa. «Le lenti gravitazionali sono le bilance della natura», ha detto Lines. «Quanto la luce viene piegata ci dice quanta materia contiene una galassia, comprese componenti invisibili come la materia oscura».

Taylor sostiene che l’effetto dipende da come la materia oscura è distribuita nelle galassie, e questa distribuzione dipende dalle sue proprietà: studiare le lenti potrebbe quindi permettere di escludere alcune teorie. Stephen Serjeant, docente di astronomia alla Open University, concorda: tipi diversi di materia si aggregano in modo diverso. Per Serjeant c’è una buona probabilità, ma nessuna certezza, che la prossima svolta sulla materia oscura arrivi dalle lenti forti.

Materia oscura ed energia oscura, il modello alla prova dei dati

La cornice teorica in cui si inserisce la missione attribuisce alla materia ordinaria circa il 5% del contenuto dell’universo. Il resto sarebbe composto da materia oscura, stimata intorno al 27%, e da energia oscura, intorno al 68%. Sono percentuali derivate da un modello: nessuna delle due componenti è mai stata osservata direttamente. La materia oscura viene introdotta per spiegare effetti gravitazionali come la rotazione delle galassie e le stesse lenti. Di che cosa sia fatta resta ignoto.

L’energia oscura è considerata responsabile dell’espansione accelerata del cosmo. Nella versione più semplice della teoria è una proprietà costante dello spazio. Le misure dello strumento DESI, montato su un telescopio in Arizona, indicano però che la sua spinta potrebbe indebolirsi nel tempo. Euclid entra in questo confronto con dati indipendenti.

Valeria Pettorino, scienziata di progetto dell’ESA per Euclid, ha spiegato che le galassie si dispongono lungo filamenti separati da vuoti, formando la cosiddetta ragnatela cosmica: «La configurazione esatta della ragnatela cosmica, quanti ammassi o vuoti ci sono, quanto velocemente è cambiata, dipendono dalle proprietà dell’energia oscura e della materia oscura».

Un primo riscontro riguarda la formazione delle galassie. I modelli prevedono che le grandi galassie assorbano le piccole, lasciando attorno a sé un corteo di galassie satellite. Le simulazioni ne prevedevano però molte più di quelle osservate. La capacità di Euclid di rilevare strutture a bassa luminosità superficiale, secondo Sauvage, «può riconciliare l’osservazione con la teoria».

Prossimi dati Euclid nel 2027 sulla lente gravitazionale debole

La prossima pubblicazione è attesa per giugno 2027 e conterrà i primi risultati sull’universo oscuro. Riguarderà la distribuzione delle galassie e la lente gravitazionale debole, la lieve deformazione che la materia in primo piano imprime agli oggetti lontani. Dallo schema di queste distorsioni, ha spiegato Taylor, si può ricostruire dove si trova la materia oscura, ricavarne le proprietà statistiche e confrontarle con le diverse teorie: ogni ipotesi dovrebbe lasciare sul cielo un’impronta leggermente diversa.

Resta da coprire circa l’85% della survey principale, la Euclid Wide Survey, affiancata da un rilevamento profondo che dedicherà circa il 10% del tempo a tre piccole regioni di cielo. Sauvage ha paragonato il rilascio a un censimento molto dettagliato della popolazione francese consegnato ai sociologi: ora i dati passano a chi dovrà interpretarli.