Per comprendere meglio le strutture osservate nell’universo, gli scienziati utilizzano simulazioni al computer che vengono poi confrontate con ciò che vediamo nel cielo: ogni simulazione mira a studiare un fenomeno specifico.

A Ginevra partecipano l’astrofisica Ann Verham e il suo gruppo sfingeuna simulazione molto utile per descrivere galassie molto distanti.

Un esempio tra tanti è Il progetto IllustrisTNG. I suoi calcoli si basano in particolare sulle leggi della natura, l’espansione dell’universo, l’attrazione gravitazionale della materia su se stessa, il moto del gas cosmico, nonché la formazione di stelle e buchi neri.

Tutti questi componenti e processi fisici sono modellati sulle condizioni iniziali che assomigliano a un universo molto giovane: dai momenti successivi al Big Bang, fino ai giorni nostri. Ciò rappresenta più di 13,8 miliardi di anni di evoluzione cosmica in tre dimensioni.

>> Simulazione di una singola galassia tracciata indietro nel tempo da IllustrisTNG:

Il volume simulato contiene decine di migliaia di galassie catturate nei minimi dettagli, coprendo un’ampia gamma di masse, tassi di formazione stellare, forme e dimensioni, le cui caratteristiche corrispondono bene al numero di galassie osservate nell’universo reale.

Per quanto riguarda Euclid, fa uso del suo programma dedicato chiamato simulatore di punta“La più grande simulazione cosmica mai eseguita al mondo”, specifica Stefan Baltani. È stato implementato dall’Università di Zurigo a Lugano, presso il fortissimo Swiss National Center for Scientific Computing (cscs): “Le grandi dimensioni consentono di effettuare statistiche o cercare oggetti rari”, osserva il cosmologo. Il professore dell’Università di Ginevra e il suo team hanno partecipato alla progettazione e alla produzione del VIS, uno degli strumenti di Euclid.

>> Visualizzazione della simulazione principale di Euclid:

Il programma è specificamente progettato sulla base di ciò che gli scienziati vogliono studiare: “Stiamo cercando strutture su larga scala, così come la presenza di materia oscura ed energia oscura. Nella simulazione, siamo riusciti a trascurare la materia ordinaria: ci siamo persuasi ‘disegnare’ galassie in luoghi di grande densità.” di materia oscura rispettando le distribuzioni di massa, colore, ecc. delle galassie osservate. Tutto questo per poter fare una simulazione dell’intero universo, e non solo un parte molto piccola.

>> Euclide dipingerà il cielo in momenti diversi:

>> Guarda alle 19:30 “Il telescopio spaziale Euclid aiuterà a studiare la materia oscura nell’universo”:

Euclide disegnerà una mappa tridimensionale dell’universo, comprendente due miliardi di galassie su una porzione di poco più di un terzo della volta celeste, che è una porzione enorme. Andrà anche indietro nel tempo fino a 10 miliardi di anni luce. Queste mappe senza precedenti mirano a ricostruire la storia dell’universo “in scale temporali”, secondo l’astrofisico Yannick Millier di Consorzio Euclide.

>> Un estratto dall’innovativa simulazione di Euclide, Dall’attuale universo locale (a sinistra) a quando aveva circa 3 miliardi di anni (a destra), quando iniziarono a formarsi gli ammassi di galassie:

Le galassie centrali, che abitano il centro degli aloni di materia oscura, sono in blu. Le galassie satelliti, negli aloni più massicci, appaiono ai picchi di intensità più alta della materia oscura sottostante, in rosso. Il tempo scorre da destra a sinistra in questa immagine. [J. Carretero (PIC), P. Tallada (PIC), S. Serrano (ICE) and the Euclid Consortium Cosmological Simulations SWG – Euclid/ESA]

Alice Gasparini spiega su La Matinale che le osservazioni di Euclide “creeranno un’immagine delle galassie che arriveranno fino a noi, leggermente distorta dalla presenza di materia tra noi e queste galassie osservate”. “La materia oscura ignora la luce. Non abbiamo modo di osservarla se non attraverso la gravità e l’effetto di questa materia sullo spazio-tempo. Questo è l’effetto della lente gravitazionale: la luce che ci arriva dalle galassie osservate dal satellite è influenzata da questa distorsione dello spazio-tempo. Per lei, ciò che è importante è che “questo satellite esaminerà anche l’evoluzione di questo effetto nel tempo”.

>> Visualizzazione dello spazio-tempo distorto da un corpo massiccio:

La distribuzione della materia in realtà si evolve nel corso di milioni e miliardi di anni. Lo scienziato definisce: “La materia è una forma di energia, ma nell’universo c’è anche un’altra forma di energia, che è dominante e questa forma ha l’effetto opposto a quello della materia: è energia oscura”. Sarà responsabile dell’espansione accelerata dell’universo. Grazie alle osservazioni di Euclide, i cosmologi potranno mettere in ordine le varie teorie che spiegano questi fenomeni.

>> Spiegazioni di Alice Gasparini, Dottoressa in Fisica Teorica e Scienze della Formazione specializzata in Cosmologia:

In questo, Euclide testerebbe la gravità descrivendo i moti di tutti i corpi celesti sulla scala dell’universo e verificherebbe se non esistesse una gravità alternativa, chiamata “modificata”, che funzionerebbe senza energia oscura.

“La teoria della relatività generale di Einstein è la teoria che meglio descrive la gravità su larga scala; tuttavia, le osservazioni indicano che c’è un importante fattore gravitazionale che ci manca. Possiamo risolvere questo problema dicendo che c’è materia che non vediamo e che aggiunge un elemento all’universo… È una soluzione esistenziale. Ma possiamo anche dire, infatti, su scala molto, molto ampia che esiste una teoria ‘più generale’ della relatività generale.”

“I fisici sono alla ricerca di particelle esotiche che potrebbero costituire la materia oscura, mentre in matematica i fisici teorici stanno lavorando duramente sulle equazioni per vedere se esiste una teoria più ampia che includa la teoria di Einstein”, osserva Carol Mundell, direttore scientifico dell’ESA. , incontrati in Florida per il lancio di Euclid. “Il caso speciale della teoria di Einstein è la gravità newtoniana: per 350 anni, le leggi di gravità di Newton sono state ciò che pensavamo fossero giuste. E funzionano per la nostra vita quotidiana. Poi è arrivato Einstein e ha detto: ‘Uh, ma se andiamo per velocità o masse maggiori, abbiamo una teoria più grande”. “Includendo Newton nella fisica, si cerca di capire se esiste una teoria più ampia per la quale la teoria della relatività generale di Einstein è un caso speciale, quindi stiamo sempre spingendo quei limiti teoricamente, tecnologicamente e scientificamente”, osserva in Tout un Monde.

>> Ascolta Tout un Monde sul compito di Euclide:

Tutto ciò che sappiamo deriva dalla teoria generale della relatività sviluppata da Albert Einstein 1915Descrive come la materia e l’energia modificano la geometria dello spazio-tempo. La sua equazione mostra che la gravità non è una forza che agisce tra due corpi – questa è la definizione tradizionale di gravità secondo Newton – ma si manifesta attraverso la curvatura dello spazio-tempo. La curvatura che in realtà è il campo gravitazionale del corpo massiccio che lo genera.

Le previsioni di Einstein sono state dimostrate corrette dagli esperimenti: sì, l’universo si sta davvero espandendo, i buchi neri esistono, proprio come le onde gravitazionali si propagano nello spazio-tempo. Questi sono i tre pilastri comprovati della relatività generale. Euclid permetterà di mettere in ordine le teorie esistenti grazie a una mappa del cielo extragalattico.

>> E = CM²Una vera rivoluzione in fisica:

La famosa equazione “E = MC2” – l’energia è uguale alla massa moltiplicata per la velocità della luce al quadrato – compare in un manoscritto scritto da Albert Einstein nel 1912. Questo manoscritto di 72 pagine è il primo in cui un fisico rivela la sua teoria della relatività. [AP Photo/Sotheby’s – Keystone]

“Andando nello spazio, è possibile migliorare ciò che possiamo fare sulla Terra grazie alla qualità molto stabile dell’immagine che otterremo da questi miliardi di galassie. Non si tratta solo dell’esperimento in sé, che indagherà il nostro storia cosmica, più del 70% dell’età dell’universo… che di per sé è sorprendente per me”, si rallegra Gaitee Hussain, capo del dipartimento scientifico dell’ESA. “Ma c’è anche molta scienza ausiliaria e aggiuntiva che ne verrà fuori perché gli scienziati sono molto creativi. Troveremo tutti i tipi di galassie satelliti, ammassi di galassie e ci saranno molte altre scoperte scientifiche che possiamo’ Non penso nemmeno a oggi”, predice la persona che ha anche fatto un viaggio a Cape Canaveral.

>> Guarda alle 19:30 con la professoressa Camille Bonvin (UNIGE), “Le scoperte sulla materia oscura forniranno nuove informazioni sull’universo”:

“Solo ora è possibile studiare le proprietà dell’universo su scale molto grandi”, afferma il professor Martin Kunz (UNIGE), il curatore svizzero di Euclid. “In cosmologia, partiamo sempre da un modello e il Modello standard dice che l’universo è completamente isotropo e completamente omogeneo, quindi è lo stesso ovunque e in tutte le direzioni. Ma ovviamente, dobbiamo anche verificare questo”, ha detto. Verso i poligoni di tiro a Merritt Island. È soddisfatto dell’accuratezza di Euclid, che sarà in grado di caratterizzare l’universo in un modo molto più fine di quanto ottenuto finora, con una qualità vicina a quella di Hubble: “Un tesoro di astronomi di dati sarà in grado di scavare per decenni per venite a trovare cose incredibilmente eccitanti!”

>> Spiegazioni del professor Martin Kunz (UNIGE), specialista in cosmologia teorica e responsabile della Svizzera di Euclide: