AstroRubrica: Euclid alla ricerca della materia oscura

La materia oscura è certamente una delle componenti più misteriose dell'universo. Sebbene sia invisibile e la sua natura sia sconosciuta, costituisce circa il 25% dell'universo, una quantità di gran lunga superiore a quella della materia ordinaria visibile. Non possiamo osservarla direttamente, né sappiamo di cosa sia fatta. L'unico modo per scoprirlo è attraverso i suoi effetti gravitazionali.

Per svelarne i segreti, l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha lanciato la missione Euclid nel 2023, con l'obiettivo di creare la più grande mappa tridimensionale dell'universo. Tracciando le posizioni di miliardi di galassie e misurando il fenomeno delle lenti gravitazionali, Euclid ci aiuterà a comprendere come la materia oscura sia distribuita nel cosmo e come influisca sull'evoluzione delle galassie.

La Materia Oscura

La materia oscura è una forma di materia invisibile che non interagisce con la luce né con altre radiazioni elettromagnetiche, rendendola impossibile da osservare direttamente. L'unico modo per osservarla è attraverso i suoi effetti gravitazionali sulla materia visibile.

Questi effetti si possono osservare in diversi fenomeni astronomici, come l'evoluzione delle galassie, il lensing gravitazionale e la struttura attuale dell’universo. Ad esempio, un indizio della sua esistenza risiede nella velocità di rotazione delle galassie: esse ruotano così velocemente che la gravità da sola non sarebbe sufficiente a tenerle insieme e tenderebbe a distruggerle. La materia oscura sembra fornire la massa supplementare necessaria a tenerle insieme e intatte.

Si stima che la quantità di materia oscura superi quella visibile, rappresentando circa il 25% dell’universo. In confronto, la materia ordinaria, che compone stelle, pianeti e galassie, costituisce solo il 5%.

Le evidenze suggeriscono che la materia oscura non sia composta da particelle ordinarie come protoni, neutroni ed elettroni. La sua esatta natura rimane un mistero. Tuttavia molte teorie ipotizzano che sia costituita da particelle subatomiche ancora sconosciute, come le WIMP (Weakly Interacting Massive Particles) o gli axioni, o che possa derivare da buchi neri primordiali.

La missione Euclid studia la materia oscura analizzando il fenomeno delle lenti gravitazionale, o lensing gravitazionale: la luce proveniente da galassie lontane viene deflessa gravitazionalmente dalla presenza di oggetti massicci lungo la linea di vista. 

Anche se invisibile, la materia oscura deforma lo spaziotempo e altera il percorso della luce proveniente da oggetti più distanti. Questo ci permette di mappare la sua distribuzione nell'universo. Attraverso le osservazioni dei campi profondi, Euclid aiuterà infatti a studiare la struttura su larga scala dell’universo, rivelando come la materia oscura si distribuisce all'interno di galassie e ammassi di galassie.

EUCLID

Euclid è una missione spaziale dell'ESA lanciata nel luglio 2023 con l'obiettivo di studiare l'evoluzione dell'universo e svelare la natura di alcune delle sue componenti più misteriose, come la materia oscura e l'energia oscura.

La prima serie di dati significativi, chiamata Quick Data Release 1, è stata resa pubblica il 19 marzo 2025. Questa release include i dati di tre campi profondi e un catalogo preliminare di oltre 380.000 galassie, che contribuiranno alla creazione di una gigantesca mappa dettagliata del cosmo.

Il telescopio ha osservato tre campi profondi, Euclid Deep Field North, Euclid Deep Field South e Euclid Deep Field Fornax, identificando più di 20 milioni di galassie fino a 10,5 miliardi di anni luce di distanza. Questo primo rilascio di dati serve a dimostrare le straordinarie capacità di Euclid e a consentire agli scienziati di affinare le tecniche di analisi in vista delle future osservazioni, che copriranno porzioni di cielo molto più ampie.

Finora Euclid ha osservato solo lo 0,1% dell'intera volta celeste, ma la sua ambiziosa missione prevede di realizzare la più grande e accurata mappa tridimensionale dell'universo mai creata. Il telescopio è progettato per tracciare la posizione di miliardi di galassie nel corso di 10 miliardi di anni di storia cosmica. Grazie al suo campo visivo straordinariamente ampio, pari a 240 volte quello del telescopio Hubble, Euclid è in grado di raccogliere dati su vaste porzioni dell'universo.

Come EUCLID cerca la materia oscura

Euclid è stato progettato per misurare con estrema precisione le forme di miliardi di galassie in un'ampia regione del cielo. La gravità di tutta la materia che si trova tra noi e queste galassie, compresa la materia oscura, distorce leggermente il loro aspetto. Analizzando le piccole distorsioni su un numero enorme di galassie, gli scienziati possono mappare la distribuzione tridimiensionale della materia oscura nell'universo.

Studiando come le galassie si raggruppano e si dispongono nella ragnatela cosmica, Euclid fornirà indizi cruciali sulla quantità e sulla distribuzione della materia oscura su scala cosmologica. I dati raccolti dalla missione potrebbero essere determinanti per svelare finalmente la vera natura di questa componente ancora sfuggente dell'universo.