Il telescopio Euclid svela i tesori dell’Universo grazie alla sua sensibilità infrarossa

Le polveri presenti nell’Universo velano molte delle sue bellezze nascondendole all’occhio umano. Tuttavia, la radiazione infrarossa emessa da questi magnifici oggetti riesce facilmente a penetrare la polvere, opaca nel visibile ma trasparente nell'infrarosso.

Messier 78
Immagine nella banda infrarossa della nebulosa Messier 78 osservata dal telescopio Euclid. Credit: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi

La costruzione di strumenti sensibili nell'infrarosso, cioè in grado di rilevare la radiazione elettromagnetica nella banda immediatamente adiacente a quella del visibile a lunghezze maggiori, ha segnato un grande progresso per l'astronomia.

Infatti, uno dei maggiori ostacoli nell'osservazione di numerosi tipologie di oggetti astronomici e in generale di qualunque oggetto molto distante è la polvere.

Le dimensioni dei grani di polvere sono tali da assorbire la radiazione visibile. La polvere che si estende tra noi ed un oggetto lontano è tanta da assorbirne completamente la luce, rendendolo invisibile.

A differenza della radiazione visibile, la radiazione infrarossa ha lunghezze d'onda maggiori delle dimensioni dei grani di polvere, pertanto attraversa la polvere senza venire assorbita.

Se un oggetto emette radiazione infrarossa, allora questo anche se molto distante rimane visibile, purché lo si osservi appunto nell'infrarosso.

La missione Euclid

Scopo primario della missione Euclid è effettuare osservazioni che permettano agli scienziati una maggiore comprensione di come la materia visibile e oscura sia distribuita nell’Universo.

Ciò è realizzabile osservando il movimento di miliardi di galassie, il cui moto è fortemente influenzato dalla distribuzione di massa. Il movimento delle galassie svela indirettamente la massa, soprattutto quella oscura, presente nell’Universo.

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Rappresentazione artistica, ma verosimile, del telescopio spaziale Euclid dell'ESA. Credit: ESA

I punti di forza del telescopio Euclid sono non tanto le dimensioni del suo specchio primario, di circa 1 metro e mezzo, piuttosto i suoi rivelatori, sensibili sia alla radiazione visibile sia a quella infrarossa, e al grandissimo campo di vista.

Con una sola immagine Euclid riesce a osservare mezzo grado quadrato di cielo, corrispondente all’incirca all’area occupata dalla luna piena. Riesce anche a fotografare una zona così grande grazie ad un sistema di 16 rivelatori (4 x 4 CCD) di 2000 x 2000 pixels ciascuno montati nella camera infrarossa NISP. La camera visibile VIS è munita di un sistema di 36 rivelatori (6 x 6 CCD) di 4000 x 4000 pixels ciascuno.

Per Euclid oltre alla scienza primaria, come succede anche per le altre missioni, esiste una scienza secondaria, sicuramente non meno importante della primaria. Viene chiamata secondaria solo perché non è l’obiettivo primario della missione.

Il grande campo di vista e la combinazione tra sensibilità nel visibile e nell’infrarosso portano ad ottenere immagini ricchissime di una grande varietà di oggetti astronomici, non solo galassie.

La sensibilità delle camere VIS e NISP permette di osservare oggetti dalla massa di miliardi la massa solare fino ad oggetti piccoli con massa confrontabile a quella di Giove.

Alla fine dello scorso mese di Maggio, è stata resa pubblica una prima parte delle osservazioni di Euclid.

Il telescopio spaziale Euclid è stato lanciato giorno 1 Luglio dell’anno scorso ed ha raggiunto la sua orbita finale dopo circa 4 settimane di viaggio. Attualmente, il telescopio si trova nella sua orbita definitiva in posizione L2, allineato lungo la direttrice Sole-Terra, oltre la Terra ad una distanza di circa 1 milione e mezzo di chilometri.

Messier 78
Confronto tra un'immagine infrarossa (sinistra) ed una visibile (destra) della stessa nebulosa Messier 78. La polvere, trasparente nell'infrarosso, permette agli oggetti all'interno della nebulosa di essere visibili. Credit: ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, image processing by J.-C. Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; NOIRLab/NSF/AURA

Tra le prime immagini scientificamente validate rilasciate dall’ESA, l’Agenzia Spaziale Europea responsabile della missione, vi è la nebulosa Messier 78.

La nebulosa Messier 78 è una struttura costituita di polveri e gas al cui interno è in corso un processo di formazione stellare.

Le osservazioni di Euclid sono in assoluto le prime che hanno permesso di osservare all’interno della nebulosa. In essa sono state osservate stelle neoformate mai viste prime e numerosi oggetti sub-stellari di natura planetaria.

Le due fotografie di sopra mostrano un confronto tra la nebulosa Messier 78 recentemente osservata nella banda infrarossa dal telescopio spaziale Euclid, e la stessa nebulosa osservata da Terra nella banda visibile.

Si pensi che in quest'immagine sono stati contati oltre 300 000 oggetti nuovi prima invisibili nelle immagini nella banda del visibile.

È palese la capacità della radiazione infrarossa di penetrare la coltre di polveri ed emergere all'esterno rendendo visibile ciò che la polvere celava al suo interno. L'immagine nel visibile era stata ottenuta con il telescopio Mayall (specchio primario di 4 metri) all'Osservatorio di Kitt Peak in Arizona.

La capacità della radiazione infrarossa emessa dalle giovani stelle di penetrare attraverso spessi strati di polvere viene in modo analogo sfruttata per osservare oggetti a distanze cosmiche che altrimenti resterebbero invisibili perché oscurati dalla polvere interstellare.