Lanciata nel Luglio 2023, la missione Euclid dell’Agenzia Spaziale Europea (Esa) sta scrutando il cosmo con una precisione senza precedenti, creando una mappa tridimensionale dell’universo che si estende fino a dieci miliardi di anni nel passato. L’obiettivo è indagare la materia oscura e l’energia oscura, due dei più grandi enigmi della cosmologia moderna.
L’Italia gioca un ruolo chiave nella missione attraverso il contributo dell’Agenzia Spaziale Italiana (Asi), dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf), dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e di diverse università. L’enorme quantità di dati raccolti sta già regalando sorprese straordinarie.
Ngc 6505: una lente gravitazionale che crea un anello perfetto
Tra le prime scoperte vi è la galassia Ngc 6505, conosciuta fin dalla fine dell’Ottocento e situata relativamente vicino alla Terra: la luce che oggi osserviamo da essa è partita 590 milioni di anni fa. Grazie a Euclid, gli scienziati hanno individuato un fenomeno straordinario: questa galassia funge da lente gravitazionale, curvando la luce di un’altra galassia molto più lontana, la cui luce è partita ben 4,42 miliardi di anni fa.
Il risultato è un’immagine distorta, ma in modo così perfetto da formare un anello completo, noto come anello di Einstein. La scoperta, pubblicata sulla rivista Astronomy & Astrophysics, dimostra le capacità rivoluzionarie della missione Euclid nell’osservare il cosmo con un dettaglio mai raggiunto prima.
La relatività generale e il lensing gravitazionale
Secondo la teoria della relatività generale di Albert Einstein, qualsiasi corpo dotato di massa deforma il tessuto dello spaziotempo, influenzando il percorso della luce che gli passa accanto. Questo fenomeno, chiamato lensing gravitazionale, produce immagini distorte degli oggetti celesti, proprio come una lente ottica curva la luce.
Euclid sfrutterà questa proprietà nella sua forma più sottile, detta lensing gravitazionale debole, per mappare la materia oscura e studiare il suo effetto su miliardi di galassie. Tuttavia, in rari casi, quando due galassie sono perfettamente allineate, si verifica un effetto ancora più spettacolare: il lensing gravitazionale forte, che può creare immagini multiple dello stesso oggetto o, in circostanze eccezionali, un anello di Einstein completo.
Una scoperta rara e preziosa
«Questa prima lente gravitazionale forte individuata da Euclid è straordinaria», spiega Massimo Meneghetti, ricercatore dell’Inaf e associato all’Infn, tra gli autori dello studio. «È raro trovare una galassia così vicina a noi capace di agire come lente gravitazionale forte. In genere, galassie di questo tipo non possiedono abbastanza massa per focalizzare la luce di oggetti retrostanti e generare immagini multiple. Il fatto che Ngc 6505 sia riuscita a creare un anello di Einstein completo significa che contiene enormi quantità di materia nelle sue regioni centrali».
Un allineamento così perfetto è un evento raro. Per questo motivo, gli scienziati stimano che, anche considerando l’enorme area di cielo che Euclid analizzerà, il telescopio potrà individuare al massimo 20 lenti gravitazionali simili nel corso della missione.
La lente di Altieri: un nome per un fenomeno unico
La scoperta è avvenuta per caso, mentre gli scienziati analizzavano i primi dati raccolti dalla missione appena due mesi dopo il lancio. L’astronomo Bruno Altieri, dell’Esa, ha individuato questa lente gravitazionale mentre esaminava una delle prime porzioni di cielo osservate da Euclid. Per questo motivo, il team ha soprannominato la scoperta “lente di Altieri”.
Anche se Ngc 6505 era già stata osservata nel 1884, nessuno aveva mai notato l’anello di Einstein generato dal suo campo gravitazionale. Questo dimostra la capacità di Euclid di rivelare dettagli prima invisibili, aprendo la strada a nuove scoperte nel campo della cosmologia.
Misurare la materia oscura con precisione
L’effetto del lensing gravitazionale dipende dalla distribuzione e dalla densità di massa della galassia che agisce da lente. Analizzando la distorsione, gli scienziati possono misurare la quantità di materia oscura presente nella galassia stessa.
Nel caso della lente di Altieri, il raggio dell’anello di Einstein è più piccolo di quello della galassia Ngc 6505, permettendo di studiare con estrema precisione le regioni centrali, dominate principalmente dalle stelle piuttosto che dalla materia oscura.
«Grazie alla combinazione tra il modello dell’anello di Einstein e la distribuzione delle stelle, abbiamo determinato che solo l’11% della massa nella regione centrale della galassia è costituito da materia oscura», afferma Giulia Despali, ricercatrice dell’Università di Bologna e associata dell’Inaf e dell’Infn. «Se consideriamo che la materia oscura rappresenta circa l’85% della massa totale dell’universo, significa che le regioni centrali delle galassie hanno proprietà davvero particolari».
Lo studio ha anche permesso di analizzare con estrema precisione la struttura della galassia, rivelando come la sua composizione cambi con la distanza dal centro. Inoltre, i dati hanno consentito di stimare la funzione di massa iniziale, ovvero la proporzione tra stelle di piccola e grande massa, un parametro cruciale per comprendere i processi di formazione stellare.
Oltre centomila lenti gravitazionali nei dati di Euclid
Se questa scoperta è avvenuta per puro caso, il team scientifico di Euclid ha in programma una ricerca sistematica di lenti gravitazionali, con l’obiettivo di individuarne oltre centomila nei 14.000 gradi quadrati di cielo che saranno analizzati.
Per riuscirci, gli scienziati si affidano a strumenti avanzati come l’intelligenza artificiale, ma coinvolgono anche il pubblico attraverso la citizen science, grazie alla collaborazione con la piattaforma Zooniverse.
L’obiettivo finale della missione è creare una mappa dettagliata della distribuzione della materia—sia quella visibile che quella oscura—nelle galassie e negli ammassi di galassie. Questo consentirà di approfondire la nostra comprensione della materia oscura, della sua evoluzione nel tempo e del suo legame con l’energia oscura, uno degli aspetti più misteriosi dell’universo.
