Lanciata nel 2023, la missione Euclid dell’Agenzia spaziale europea (Esa) è attualmente impegnata nella scansione di un terzo del cielo nel corso di sei anni. Oggi, il Consorzio Euclid ha pubblicato il più grande catalogo sintetico di galassie mai realizzato, basato su simulazioni di oltre 3,4 miliardi di galassie, un numero all’altezza della vista acuta di Euclid. Il catalogo è stato sviluppato da un team internazionale, guidato dall’Istituto di scienze spaziali (Ice-Csic) e dal Port d’Informació Científica (Pic) di Barcellona, in Spagna, con la partecipazione di altri sei atenei ed enti di ricerca europei, tra cui anche l’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf).
Immagine estratta dal catalogo di simulazioni di Euclid Flagship. Ogni punto rappresenta una galassia: i punti blu indicano le galassie al centro degli ammassi di materia oscura, mentre i punti rossi indicano le galassie satellite. Insieme, tracciano la distribuzione di massa su larga scala dell’universo, formando ammassi, filamenti e vuoti. Crediti: Jorge Carretero e Pau Tallada (Port d’Informació Científica / Euclid Consortium). Immagine elaborata con il software Splotch
Questo catalogo sintetico, noto come Flagship 2 galaxy mock, mira a riprodurre ciò che il telescopio Euclid sarà in grado di vedere e catturare. Grazie al loro volume molto ampio, queste simulazioni consentono agli astronomi di imitare l’universo reale, rappresentando galassie molto distanti, la cui luce ha viaggiato per oltre dieci miliardi di anni prima di raggiungerci.
Riprodurre l’universo con simulazioni numeriche prima di ottenere la mappa 3D finale aiuterà gli astrofisici a comprendere ciò che Euclid vede, consentendo loro di studiare l’origine della “rete cosmica” – la struttura su grande scala dell’universo –, testare il modello cosmologico standard e tentare di comprendere la natura delle misteriose energia e materia oscure.
In particolare, questo catalogo simulato può essere utilizzato per porre vincoli sui parametri cosmologici ma anche per condurre studi sull’evoluzione delle galassie, che aiuteranno a comprendere come le galassie si formano ed evolvono nel corso della loro vita. Il nuovo catalogo è disponibile sulla piattaforma CosmoHub.
«Si tratta di un enorme passo avanti per la comunità scientifica, poiché ora è accessibile a tutti. Inoltre, può avere numerose applicazioni scientifiche diverse, al di là del contesto della missione Euclid», afferma Jorge Carretero, ricercatore presso il Pic e il Centro di Ricerca per l’Energia, l’Ambiente e la Tecnologia, in Spagna. «In particolare, può essere utilizzato come simulazione di riferimento per altre survey astronomiche e le loro combinazioni», aggiunge.
Un catalogo di punta nell’era delle grandi survey galattiche
Il team ha utilizzato modelli numerici realizzati dall’Università di Zurigo, che simulano il moto di quattromila miliardi di particelle sotto l’influenza delle loro reciproche interazioni gravitazionali. Di questi quattromila miliardi, sono stati identificati sedici miliardi di oggetti legati gravitazionalmente, chiamati aloni, entro una distanza di 18,6 miliardi di anni luce dalla Terra. Gli aloni sono stati popolati con galassie simili a quelle che Euclid dovrebbe osservare, calibrando diversi parametri alla luce dell’attuale distribuzione osservata delle galassie.
Nel complesso, questo catalogo comprende 3,4 miliardi di galassie, di cui sono state modellate 400 proprietà galattiche, tra cui luminosità, posizione, velocità e forma. La simulazione risultante riproduce con estrema precisione l’emergere della struttura su grande scala dell’universo: galassie e ammassi di galassie all’interno della rete cosmica che comprende sia la materia oscura che quella visibile.
Il catalogo delle galassie è stato prodotto e analizzato utilizzando hardware specializzato, una piattaforma di big data Hadoop situata presso il Pic. Generare un catalogo di queste caratteristiche rappresenta una sfida sia scientifica che tecnica, poiché include lo sviluppo di strategie di calcolo e statistiche, nonché l’integrazione delle conoscenze più aggiornate sulla formazione e l’evoluzione delle galassie e sulla loro interazione con le componenti “oscure” dell’universo.
«Il valore principale del catalogo Flagship è il suo set completo di proprietà derivate per galassia. Abbiamo verificato che molte di queste proprietà assomigliano molto a ciò che vediamo nei dati osservativi, ma stiamo appena iniziando a esplorare fino a che punto possiamo spingerci in termini di previsione delle proprietà che le future survey di galassie osserveranno in modo molto dettagliato», sottolinea Pablo Fosalba, ricercatore all’Ice-Csic e all’Istituto di studi spaziali della Catalogna.
Il Consorzio Euclid si concentrerà sulla produzione di nuovi set di dati di simulazione, sul miglioramento della risoluzione del catalogo e sull’obiettivo di riprodurre i campi profondi che Euclid osserverà. «Il team lavorerà per migliorare le proprietà assegnate affinché siano più coerenti con le osservazioni e per mantenere il catalogo aggiornato tenendo conto delle nuove osservazioni future», sottolinea Elizabeth González, ricercatrice presso il Pic e l’Institut de Física d’Altes Energies di Barcellona.
Proprio come le osservazioni di precedenti survey galattiche, tra cui la Sloan Digital Sky Survey e la Cosmic Evolution Survey (Cosmos) del telescopio spaziale Hubble, usate per calibrare i parametri del modello che sono stati a loro volta utilizzati per assegnare le galassie agli aloni, il Flagship mock galaxy catalogue contribuirà allo sviluppo di strategie per lo sfruttamento scientifico del future survey di galassie. Queste simulazioni potrebbero avere un impatto ulteriore oltre l’obiettivo iniziale del catalogo, consentendo agli scienziati di mettere alla prova tecniche di osservazione per estrarre informazioni cosmologiche o di condurre studi che colleghino la componente visibile e quella oscura dell’universo.
«Le simulazioni Euclid Flagship sono di fondamentale importanza per il successo della missione. Vengono utilizzate dal Consorzio Euclid per validare le prestazioni e la qualità della pipeline di elaborazione end-to-end del segmento di terra scientifico e per confrontare l’analisi scientifica dei dati di Euclid con i modelli cosmologici di materia oscura ed energia oscura. Queste simulazioni raggiungono con successo la precisione e l’accuratezza necessarie per mettere alla prova i modelli cosmologici con il vero universo oscuro», conclude Yannick Mellier, ricercatore all’Institut d’Astrophysique de Paris e responsabile del Consorzio Euclid.
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Per saperne di più:
- Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “Euclid. V. The Flagship galaxy mock catalogue: a comprehensive simulation for the Euclid mission” di Euclid Collaboration: Castander, F. J., Fosalba, P., et al.
- Esplora i cataloghi sulla piattaforma CosmoHub