È passato circa un mese da quando Euclid ha iniziato il suo viaggio nel cosmo. In questo periodo, il team di ingegneri di Thales Alenia Space sta lavorando incessantemente alla fase di commissioning in ESOC, conducendo gli ultimi test di prestazione e configurazione, possibili solo dopo il posizionamento del telescopio in orbita. Il loro obiettivo è garantire che ogni elemento funzioni correttamente prima di consegnare ufficialmente la missione agli scienziati.

© Thales Alenia Space \ Emmanuel Briot

In parallelo a queste fondamentali attività, abbiamo avuto il piacere di parlare con due stimati membri del Consorzio Scientifico di Euclid con oltre dieci anni di coinvolgimento nel progetto: il Prof. Andrea Cimatti, professore ordinario presso l'Università di Bologna e Capo del Dipartimento di Fisica e Astronomia dal 2021 e l’Ing. Michel Berthé, Project Manager presso il Dipartimento di Astrofisica del CEA. Con loro, esploreremo le sfide che dovranno affrontare nel loro lavoro di ricerca ed analisi dei dati raccolti da Euclid.

Andrea Cimatti & Michel Berthè

© Thales Alenia Space \ Andrea Cimatti \ Michel Berthè

Da quanto tempo siete coinvolti sul programma Euclid e a quale area scientifica siete più interessati ?

Andrea: Sono uno dei fondatori del progetto Euclid, il mio coinvolgimento risale al 2007, quando ho guidato una delle due proposte presentate all'ESA in risposta alla chiamata "ESA Cosmic Vision 2015-2025" per le missioni di classe media. La missione proposta si chiamava SPACE, mentre l'altra (con A. Refregier come Principal Investigator) era DUNE. Successivamente, le due missioni sono state unificate dall'ESA dando vita a Euclid. Attualmente sono coinvolto sul programma Euclid da 16 anni, facendo parte del team scientifico dell’ESA. All'interno dell’Consorzio scientifico di Euclid, sono uno dei due rappresentanti italiani nell'EC Board, insieme a R. Scaramella dell'INAF. Inoltre, coordino anche il Gruppo di Lavoro Scientifico "Galaxy and AGN Evolution" in collaborazione con J. Brinchmann ed E. Daddi.

I miei principali interessi scientifici si concentrano sull'interfaccia tra cosmologia, formazione ed evoluzione delle galassie. In particolare, mi interessa utilizzare le galassie come investigazioni evolutive per porre vincoli sui parametri cosmologici e studiare le relazioni tra materia luminosa e materia oscura. Oltre ai miei ruoli ufficiali, sono attivamente coinvolto nella promozione di Euclid nei corsi universitari per suscitare l'interesse dei giovani e mi impegno con il pubblico attraverso eventi di divulgazione, articoli e libri.

Michel: sono coinvolto nel progetto di Euclid da 12 anni. All’interno dell’Consorzio scientifico di Euclid ho ricoperto il ruolo di Lead Advisory e Coordination Support, ero quindi responsabile della supervisione degli aspetti tecnici e del monitoraggio delle tempistiche dei programmi del Consorzio. Sono anche il project manager per tutte le attività del CEA su Euclid, principalmente sugli sviluppi degli strumenti VIS (Focal Plane, PMCU electronics) e NISP (Criomeccanismi). Come ingegnere, non ho un coinvolgimento diretto nella parte scientifica della missione, ma sono entusiasta di poter contribuire ad una missione che aiuterà a comprendere meglio le ancora sconosciute forze che guidano l'evoluzione dell'universo.

© ESA

Durante la sua missione di 6 anni Euclid raccoglierà una quantità davvero considerevole di dati. L'umanità e la comunità scientifica sono pronte ad affrontare tutto questo flusso di informazioni? Come vi state preparando ad analizzare questa mole di dati? Pensate che alcune prime scoperte scientifiche possano essere attese già durante il primo anno dal lancio?

Michel: La missione Euclid è destinata a raccogliere un volume di dati senza precedenti per la scienza spaziale. Nel corso di oltre 10 anni, il Consorzio scientifico di Euclid ha dedicato sforzi per organizzare, progettare e sviluppare il Science Ground Segment responsabile della gestione e dell'elaborazione di questa massiccia quantità di dati. L'elaborazione avverrà presso 8 Data Center Scientifici situati in Europa e negli Stati Uniti. A causa della natura sostanziale e complessa dell'elaborazione necessaria per convertire i dati grezzi in informazioni interpretabili in un contesto cosmologico, è essenziale una pianificazione accurata e la validazione con dati ad oggi simulati.

Come parte del Consorzio scientifico di Euclid, il nostro ruolo non riguarda solo l'elaborazione dei dati, ma anche la comunicazione dei risultati a un pubblico più vasto, anche quando si affrontano argomenti di fisica complessi come la teoria della relatività di Einstein. Sebbene ci aspettiamo di ottenere risultati scientifici significativi già al primo anno dal lancio è fondamentale eseguire con meticolosità la mappatura del cielo per tutti i 6 anni di missione nominale, al fine di raggiungere i nostri obiettivi scientifici con il livello di precisione richiesto.

Andrea: Euclid è una missione rivoluzionaria. La quantità di dati (dell'ordine dei petabyte) e la loro diversità (immagini nel visibile, immagini nel vicino infrarosso e spettroscopia nel vicino infrarosso) rendono Euclid un'impresa veramente unica. Saranno osservate circa 10 miliardi di fonti, di cui oltre 1 miliardo sarà utilizzato per studiare l'effetto di lente gravitazionale debole e si cattureranno circa 30 milioni di redshift delle galassie. A dire il vero, oltre al satellite, al telescopio e agli strumenti, un elemento chiave della missione Euclid è il Science Ground Segment, che include il Science Operations Centre dell'ESA (SOC) e il Science Ground Segment del Consorzio scientifico di Euclid (EC SGS).

Inoltre, una costellazione di Science Data Centers nazionali ci consentirà di elaborare i dati, monitorare gli strumenti e fornire set di dati ottenuti con telescopi a terra per completare quelli in arrivo da Euclid. I membri del Consorzio scientifico di Euclid hanno lavorato e stanno lavorando duramente per sviluppare algoritmi e strumenti efficienti per ottimizzare l'analisi dei dati e massimizzarne i risultati scientifici. A tal proposito, i dati raccolti durante il primo anno della missione saranno cruciali per eseguire i codici sui dati reali (dopo un decennio di dati simulati), per valutarne la qualità effettiva, le prestazioni e ottenere i primi risultati scientifici. Ciò sarà essenziale per ottimizzare ulteriormente l'analisi del volume totale dei dati e quindi massimizzare la precisione finale sui parametri cosmologici, che sono l'obiettivo principale della missione. Dopo il primo anno, ci si aspettano risultati significativi nell'ampia area della cosiddetta Legacy Science (ad esempio, la reionizzazione, la formazione e l'evoluzione delle galassie).

Quali sono alcune delle sfide più significative che vi aspettate di incontrare durante la missione e come avete intenzione di affrontarle?

Michel: Per raggiungere i nostri obiettivi scientifici, dobbiamo essere in grado di mappare il cielo con altissima precisione e mantenere condizioni di osservazione molto stabili durante la missione di 6 anni. Questo richiede un'elevata stabilità del telescopio e del veicolo spaziale, ma soprattutto delle temperature, degli allineamenti ottici e del puntamento degli strumenti.

Andrea: In cosmologia, una delle sfide più significative è il completo controllo degli effetti sistematici necessario per ottenere la massima precisione e affidabilità dei risultati. È ben noto che ciascun studio cosmologico è influenzato dai suoi propri errori sistematici. Nel decennio passato, durante lo sviluppo di Euclid, i gruppi scientifici e di analisi dati hanno lavorato insieme con successo per indagare tutti i potenziali effetti sistematici e individuare come ridurli e controllarli. È importante ricordare che il vantaggio chiave di Euclid è che il suo set di dati ci permetterà di sfruttare contemporaneamente una varietà di aree cosmologiche (Lente gravitazionale debole o forte, ammassi di galassie, correlazioni incrociate con il CMB, ...). Questo rende Euclid un "esperimento" completo per la cosmologia e la fisica fondamentale. Pertanto, la combinazione di diverse aree di investigazione sarà essenziale per aumentare ulteriormente la precisione e l'affidabilità finale dei risultati. L'alta qualità e la stabilità dei dati spaziali avranno anche qui un ruolo decisivo, inoltre la sinergia con i dati aggiuntivi provenienti da terra (anch'essi impegnativi) potrà aumentare ulteriormente l'impatto dei risultati in diversi campi della cosmologia e dell'astrofisica. Il Consorzio scientifico di Euclid ha lavorato duramente in anticipo ed è pronto per questa emozionante sfida!

Il coinvolgente viaggio alla scoperta di come Euclid contribuirà a importanti scoperte scientifiche è appena cominciato. Rimanete sintonizzati, poiché il nostro percorso insieme ad Andrea e Michel non si conclude qui. La prossima volta, condivideranno alcuni approfondimenti sulla collaborazione tra industria e scienza e su come questa straordinaria missione rivoluzionerà la nostra comprensione dell'Universo.