Da luglio 2023, il Telescopio Euclid dell’Agenzia Spaziale Europea è in orbita con una missione precisa quanto ambiziosa: studiare l’espansione dell’universo, la materia oscura e l’energia oscura, promettendo di riscrivere la nostra comprensione dell’universo e le leggi della fisica ad oggi conosciute.

Il telescopio sta scattando immagini astronomiche di vaste porzioni di cielo ad una risoluzione mai vista prima, con l’obiettivo di creare la mappa 3D dell’universo più estesa di sempre. Seppur nel primo anno di attività sia stato acquisito solo l’1% dei dati attesi, Euclid ha già realizzato immagini spettacolari che stanno scrivendo il primo capitolo di un nuovo libro sulla comprensione dei fenomeni che plasmano il cosmo.

In Italia, i principali enti coinvolti sono l’Agenzia Spaziale Italiana per l’aspetto tecnologico e, lato scientifico, l’INAF e diverse università tra cui quelle di Roma, Trieste, Bologna e Milano. Tra gli osservatori affiliati all’INAF spicca anche l’Osservatorio Astronomico della Regione Autonoma Valle d’Aosta, la cui partecipazione è sostenuta anche da Fondazione CRT.

Per capire meglio la portata di questa missione abbiamo intervistato Matteo Calabrese, ricercatore dell’Osservatorio Astronomico della Regione Autonoma Valle d’Aosta da sempre convinto che la Scienza con la “S” maiuscola sia un’entità unica, da declinare nei diversi ambiti. Fermo sostenitore che il ruolo dello dello scienziato sia quello di osservare il mondo in ogni sua sfaccettatura, con sguardo curioso e aperto, Matteo ha condiviso con noi il suo punto di vista privilegiato su Euclid, sulle sue tecnologie avanzate e sulle prospettive future, ma anche sul ruolo cruciale della divulgazione scientifica e sul contributo italiano in questa straordinaria avventura cosmica. Buona lettura!

Da luglio 2023 il telescopio spaziale Euclid scruta i confini dell’universo con la sua fotocamera da 600 megapixel: qual è l’obiettivo della sua missione e quali le possibili implicazioni scientifiche?

L’obiettivo principale di Euclid è studiare l’energia oscura e la materia oscura, due misteriose componenti dell’universo di cui osserviamo gli effetti ma la cui natura ci è ignota. Euclid, come il suo omonimo greco dell’antichità, intende capire la geometria dell’universo su larga scala, analizzando come le forze esercitate dall’energia oscura e dalla materia oscura influenzano la formazione e l’evoluzione delle strutture cosmiche. Le implicazioni scientifiche sono enormi: queste scoperte potrebbero riscrivere la nostra comprensione delle leggi fondamentali della fisica.

Quali sono le tecnologie a bordo del satellite che rendono Euclid una missione unica nel suo genere?

Euclid guarda lo spazio con due occhi, due strumenti principali: una fotocamera (VIS) e uno spettrometro nel vicino infrarosso (NISP). La fotocamera è progettata per acquisire immagini ad alta risoluzione di galassie lontane, mentre lo spettrometro registra il loro spettro di emissione, per misurare – ad esempio – la velocità di queste galassie, o per determinare la loro distanza. Questa combinazione consente di creare mappe 3D dell’universo e di studiare in dettaglio la materia oscura e l’energia oscura.

In che modo queste tecnologie ci stanno aiutando a comprendere meglio la materia oscura e l’energia oscura? 

Euclid studia la distorsione della luce delle galassie causata dalla gravità della materia oscura, oltre a come l’energia oscura accelera l’espansione dell’universo. Nel primo anno, Euclid ha già iniziato a raccogliere dati cruciali che ci permetteranno di misurare la distribuzione della materia oscura su larga scala e di capire meglio il ruolo dell’energia oscura nell’evoluzione cosmica. Siamo agli inizi, servono ancora mesi di acquisizioni dati per provare a dare qualche risposta ai quesiti scientifici della missione.

Euclid ha attualmente completato l’1% della raccolta dati, ma ha già prodotto immagini spettacolari. Quali sono le scoperte più interessanti emerse finora?

La prima, fondamentale scoperta è legata al fatto che la qualità delle immagini e degli spettri misurati dal satellite è quella attesa. Insomma, analizzando i dati possiamo rispondere alle domande che ci siamo posti, perché abbiamo delle osservazioni precise e corrette.

Esplorare l’universo invisibile è una sfida complessa. Quali sono le principali difficoltà che Euclid sta affrontando o potrebbe affrontare?

Una delle difficoltà principali riguarda la gestione della grande quantità di dati che Euclid sta raccogliendo. Le immagini e i dati spettroscopici richiedono una potenza di calcolo enorme per essere analizzati, associata a grande dedizione e accortezza da parte delle scienziate e degli scienziati del consorzio che si occupano dei dati. Inoltre, una delle principali difficoltà è che stiamo ancora imparando a capire come funziona realmente Euclid. Nonostante il lavoro preparatorio intensivo a terra, è solo in orbita che si possono identificare i veri comportamenti dello strumento e gli errori sistematici. In pratica, solo utilizzando lo strumento in condizioni reali possiamo comprendere appieno le sue peculiarità e ottimizzare le sue prestazioni.

Come si articola la collaborazione tra l’European Space Agency, i team di ricerca internazionali e i centri di eccellenza come l’Osservatorio Astronomico della Regione Autonoma Valle d’Aosta?

La collaborazione tra scienziati è fondamentale per il successo di Euclid. I ricercatori di vari Paesi e centri scientifici, compreso l’Osservatorio Astronomico della Regione Autonoma Valle d’Aosta, lavorano insieme per analizzare i dati, sviluppare modelli teorici e perfezionare le tecnologie. La missione Euclid è gestita dal Euclid Consortium (EC), che include ricercatori, ingegneri e tecnici da vari Paesi, coordinati dall’ESA. L’EC si occupa della progettazione, costruzione e gestione degli strumenti scientifici, della produzione dei dati e della loro analisi, e coordina le attività di 1650 ricercatori, scienziati, matematici, ingegneri, astronomi e tecnologi provenienti da 14 Paesi europei tra cui l’italia, a cui si aggiungono Canada, USA e Giappone).

Qual è il contributo specifico del team italiano, e in particolare del suo lavoro, alla missione Euclid?

L’Italia, insieme a Francia e Regno Unito, è protagonista della missione Euclid. Grazie al supporto dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), il nostro paese ha assunto ruoli chiave, come la definizione della survey (la mappatura dell’Universo) e la gestione della parte scientifica del Segmento di Terra e delle operazioni in volo degli strumenti, affidati a ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). Io mi occupo di simulazioni numeriche all’interno del gruppo che si chiama CMBX, cioè creo dei dati “artificiali”, simulati appunto, per stimare gli effetti di materia e energia oscura nei modelli cosmologici, e capire come sfruttare al meglio le osservazioni del satellite.

In questo gruppo lavoro a stretto contatto anche con Luigi Guzzo, Professore Ordinario all’Università degli Studi di Milano e ricercatore associato dell’INAF, membro fondatore e coordinatore scientifico della missione Euclid. Inoltre il professor Guzzo è presidente del Comitato scientifico della Fondazione Clément Fillietroz-ONLUS, che gestisce l’Osservatorio Astronomico della Regione Autonoma Valle d’Aosta e il Planetario di Lignan.

Quanto è importante per un progetto di questa portata comunicare i risultati al pubblico? Come si bilancia l’aspetto tecnico con la necessità di rendere accessibili questi temi complessi?

Comunicare i risultati è cruciale, non solo per informare il pubblico, ma anche per suscitare interesse nella scienza. Il bilanciamento tra rigore scientifico e accessibilità dei contenuti si fa semplificando concetti complessi senza perdere la profondità scientifica. La sfida è tradurre i dati in storie comprensibili, che possano affascinare anche chi non ha una formazione scientifica. Uno scienziato è una persona curiosa, e divulgare vuol dire fondamentalmente incuriosire il pubblico per trasmettere e condividere un contenuto.

Per questo, nell’ambito della nostra partecipazione a Euclid, possibile anche grazie al sostegno della Fondazione CRT alle attività di ricerca in cosmologia che svolgiamo nel nostro Osservatorio Astronomico, prevediamo incontri di divulgazione rivolti a chi è interessato a saperne di più sugli studi del cosmo.

Quali potrebbero essere le implicazioni a lungo termine delle scoperte di Euclid per la nostra comprensione dell’Universo e per la fisica fondamentale?

Le scoperte di Euclid potrebbero fornire risposte fondamentali sulla natura della materia oscura e dell’energia oscura, trasformando la nostra comprensione delle leggi che governano l’universo. Potrebbero anche aprire la strada a nuove teorie fisiche che potrebbero un giorno sostituire o ampliare quello che oggi conosciamo. È letteralmente uno sguardo verso il futuro.

Guardando al futuro più prossimo, quali sono i prossimi passi per la missione Euclid e le sue priorità nel raccogliere ed elaborare i dati?

Nei prossimi anni, Euclid si concentrerà sull’acquisizione di dati sempre più precisi e completi per mappare l’universo in 3D. La priorità è ottenere informazioni più dettagliate sulla distribuzione della materia oscura e sull’accelerazione dell’espansione dell’universo. Sarà anche fondamentale sviluppare e applicare algoritmi più avanzati per analizzare i dati raccolti, al fine di trarre conclusioni scientifiche sempre più raffinate.

Scopri tutti i dettagli e aggiornamenti della Missione Euclid sul sito di ESA. 

Matteo Calabrese, laureato in Fisica all’Università degli Studi di Torino, ha conseguito il dottorato di ricerca in Astrofisica alla Scuola Internazionale di Studi Superiori Avanzati di Trieste. Attualmente lavora all’Osservatorio Astronomico della Regione Autonoma Valle d’Aosta, dove si occupa principalmente di trasferimento tecnologico per il Dipartimento di Genomica Computazionale nell’ambito del Progetto 5000genomi@VdA, guidato dall’Istituto Italiano di Tecnologia. Parallelamente, svolge attività di ricerca scientifica in cosmologia, con particolare riferimento alla missione Euclid dell’agenzia spaziale europea ESA.

Nel corso della sua carriera, è stato Visiting Student presso il Max-Planck-Institut für Astrophysik di Monaco di Baviera, in Germania, e post-doc all’Università degli Studi di Milano. È autore e coautore di numerose pubblicazioni su riviste scientifiche internazionali, affrontando temi che spaziano dalla cosmologia alle scienze dei beni culturali, dalla statistica all’economia.