Nuovi “occhiali” per approfondire la visuale del telescopio spaziale Roman della NASA

Il telescopio spaziale Nancy Grace Roman della NASA sarà in grado di esplorare lo spazio ancora più in profondità, grazie a un nuovo filtro nel vicino infrarosso.

“È incredibile poter apportare una modifica di tale impatto alla missione dopo che tutti i componenti primari hanno già superato le revisioni critiche del progetto“, ha affermato Julie McEnery, scienziata senior del progetto del telescopio spaziale Roman presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. 

“Utilizzando il nuovo filtro, saremo in grado di scrutare l’intera gamma di infrarossi che il telescopio è in grado di visualizzare“.

Con il nuovo filtro, la copertura della lunghezza d’onda della luce visibile e infrarossa si estenderà da 0,5 a 2,3 micron, un aumento del 20% rispetto al progetto originale della missione. Questa gamma consentirà anche una maggiore collaborazione con gli altri grandi osservatori della NASA, ognuno dei quali ha il proprio modo di vedere il cosmo. 

Il telescopio spaziale Hubble può vedere da 0,2 a 1,7 micron. Ciò gli consente di osservare l’universo in ultravioletti. Il James Webb Space Telescope, vedrà da 0,6 a 28 micron, consentendogli di osservare il vicino e il medio infrarosso e una piccola quantità di luce visibile. 

L’incremento delle capacità di Roman ci aiuterà a scrutare più lontano nello spazio, a sondare più in profondità nelle regioni polverose e visualizzare più tipi di oggetti. Le indagini cosmiche di Roman sveleranno innumerevoli corpi celesti e fenomeni che altrimenti sarebbero difficili o impossibili da trovare.

“Un cambiamento apparentemente piccolo nella gamma di lunghezze d’onda ha un effetto enorme“, ha detto George Helou, direttore dell’IPAC al Caltech a Pasadena, in California. “È impossibile predire tutti i misteri che Roman aiuterà a risolvere usando questo nuovo filtro“.

Tesori nel nostro “cortile” cosmico

Sebbene la missione sia ottimizzata per esplorare l’energia oscura e gli esopianeti il suo enorme campo visivo catturerà anche tesori di altre meraviglie cosmiche.

Roman eccellerà nel rilevare la miriade di piccoli corpi scuri situati alla periferia del nostro sistema solare, oltre l’orbita di Nettuno. Utilizzando la sua visione migliorata, la missione sarà ora in grado di cercare in questi corpi acqua ghiacciata.

Questa regione, nota come cintura di Kuiper, contiene i resti di un disco primordiale di corpi ghiacciati che sono stati lasciati dalla formazione del sistema solare. Molti di questi fossili cosmici sono rimasti sostanzialmente invariati da quando si sono formati miliardi di anni fa. Studiarli fornisce una finestra sui primi giorni di formazione del sistema solare.

La maggior parte degli “abitanti originari” della fascia di Kuiper non ci sono più. Molti furono lanciati nello spazio interstellare mentre il sistema solare prendeva forma. Altri furono infine inviati verso il sistema solare interno, diventando comete. Di tanto in tanto i loro nuovi percorsi attraversavano l’orbita terrestre.

Gli scienziati pensano che gli impatti di antiche comete abbiano fornito almeno parte dell’acqua terrestre. Un censimento dell’acqua ghiacciata sui corpi nel sistema solare esterno potrebbe offrire preziosi indizi.

Sollevando veli di polvere

Sebbene non possa sembrare, la nostra Via Lattea è una delle galassie più difficili da studiare. Quando viene scrutata, spesso molti oggetti sono avvolti da nuvole di polvere e gas che si spostano tra le stelle, rendendone la visibilità molto limitata.

La polvere disperde e assorbe la luce visibile perché le particelle hanno le stesse dimensioni, o sono anche più grandi, della lunghezza d’onda della luce. Poiché la luce infrarossa viaggia in onde più lunghe, può passare più facilmente attraverso le nuvole di polvere.

La visione dello spazio alla luce infrarossa consente agli astronomi di perforare le regioni nebbiose, rivelando cose che altrimenti non sarebbero in grado di vedere. Con il nuovo filtro di Roman, l’osservatorio sarà ora in grado di scrutare attraverso nuvole di polvere fino a tre volte più spesse di quanto avrebbe potuto come originariamente progettato. Questo ci aiuterà a studiare la struttura della Via Lattea.

La missione individuerà le stelle che si trovano dentro e oltre il fulcro centrale della nostra galassia. Stimando la distanza delle stelle, gli scienziati saranno in grado di ricostruire un’immagine migliore della stessa.

La visione ampliata di Roman ci aiuterà anche a saperne di più sulle Nane Brune, ovvero oggetti che non sono abbastanza massicci da subire la fusione nucleare nei loro nuclei come le stelle. La missione cercherà queste “stelle fallite” vicino al cuore della galassia, dove si verificano più spesso eventi catastrofici come le supernove.

Guardando attraverso la distesa dello spazio

Se vogliamo vedere gli oggetti più lontani nello spazio, abbiamo bisogno di un telescopio a infrarossi. Mentre la luce viaggia attraverso l’universo in espansione, si estende in lunghezze d’onda più lunghe. Più a lungo viaggia prima di raggiungerci, più estese diventano le sue lunghezze d’onda. La luce UV si estende alle lunghezze d’onda della luce visibile, quindi la luce visibile si estende agli infrarossi.

Estendendo ulteriormente la visuale di Roman nell’infrarosso, la missione sarà in grado di vedere quando l’universo aveva meno di 300 milioni di anni, o circa il 2% della sua attuale età di 13,8 miliardi di anni. Esplorare regioni dello spazio così distanti, potrebbe aiutarci a capire quando si sono formate le stelle e le galassie.

L’origine delle galassie è ancora un mistero perché i primi oggetti che si sono formati sono estremamente deboli e si diffondono scarsamente nel cielo. Il nuovo filtro di Roman, insieme all’ampio campo visivo del telescopio e alla sua fotocamera sensibile, potrebbe aiutarci a trovare un numero sufficiente di galassie di prima generazione per comprendere la popolazione nel suo insieme. 

Determinare il tasso di espansione

Il nuovo filtro potrebbe anche fornire un altro modo per definire la costante di Hubble, un numero che descrive la velocità con cui l’universo si sta espandendo. 

Gli astronomi usano spesso un certo tipo di stella chiamata Cefeide per determinare il tasso di espansione. Queste stelle si illuminano e si attenuano periodicamente, e all’inizio del 1900 l’astronoma americana Henrietta Leavitt notò una relazione tra la luminosità di una Cefeide, cioè la sua luminosità intrinseca media, e la durata del ciclo.

Quando gli astronomi rilevano le Cefeidi in galassie remote, possono determinare distanze precise confrontando la luminosità intrinseca effettiva delle stelle con la loro luminosità apparente dalla Terra. Quindi gli astronomi possono misurare la velocità con cui l’universo si sta espandendo osservando la velocità con cui le galassie a diverse distanze si stanno allontanando.

Un altro tipo di stella, chiamata RR Lyrae, ha una relazione simile tra la sua luminosità effettiva e la quantità di tempo necessaria per schiarirsi. Queste stelle sono più deboli delle Cefeidi e il loro rapporto periodo-luminosità non può essere facilmente determinato nella maggior parte delle lunghezze d’onda della luce. Roman, però, sarà in grado di studiarle grazie appunto al suo nuovo filtro. 

L’osservazione delle stelle RR Lyrae e Cefeidi alla luce infrarossa per determinare le distanze da altre galassie può aiutare a chiarire le discrepanze recentemente rivelate nelle misurazioni del tasso di espansione dell’universo.

“Migliorare ulteriormente la visione di Roman nell’infrarosso fornisce agli astronomi un nuovo potente strumento per esplorare il nostro universo“, ha affermato McEnery. 

PER OSSERVARE LE STELLE

Fonte: https://phys.org/news/2021-03-eyewear-deepen-view-nasa-roman.html