Riassunto:
Il telescopio spaziale romano Nancy Grace della NASA sta per essere lanciato. Questo telescopio osserverà l’universo in un modo completamente nuovo: pur mantenendo la chiarezza delle immagini a livello del telescopio spaziale Hubble, avrà un campo visivo molto più ampio, aiutando gli scienziati a studiare l’energia oscura, la materia oscura, le galassie distanti, le stelle morenti e i pianeti nascosti nel bagliore di altre stelle.
Manca solo un giorno al lancio del Telescopio Spaziale Romano. Essendo la prossima missione astrofisica di punta lanciata dalla NASA dopo il James Webb Space Telescope, diventerà uno dei primi telescopi spaziali in grado di osservare l'universo su larga scala e con alta efficienza. La NASA prevede che il telescopio romano inizierà le osservazioni scientifiche nel gennaio 2027.
Diversi docenti e studenti dell'Università dell'Arizona si recheranno a Cape Canaveral, in Florida, per partecipare al lancio di questa importante missione. Il 24 agosto 2026, il Telescopio Spaziale Romano avrà completato l'imballaggio della carenatura e sarà poi agganciato al razzo Falcon Heavy.
Il telescopio spaziale James Webb viene utilizzato principalmente per osservare in profondità un'area relativamente piccola dell'universo, mentre lo straordinario vantaggio del telescopio spaziale romano è la sua ampia copertura. Entrambi i telescopi sono in grado di osservare la luce infrarossa, quindi gli astronomi possono combinare le loro osservazioni per ottenere un quadro più completo dell'universo che sarebbe difficile da ottenere con uno dei due telescopi da solo.
Lo specchio principale del telescopio romano ha un diametro di circa 2,4 metri, che è la stessa dimensione dello specchio principale del telescopio spaziale Hubble. Tuttavia, Lohmann porterà con sé uno strumento che amplierà significativamente la gamma di osservazioni. Il suo strumento ad ampio campo è in grado di catturare circa 100 volte l'area del cielo rispetto alla fotocamera di Hubble, pur mantenendo una sensibilità simile a quella di Hubble.
Il telescopio spaziale Hubble è operativo da più di 30 anni e ha osservato circa lo 0,1% del cielo notturno. Al contrario, il telescopio Lohmann dovrebbe coprire l’intero cielo con lo stesso livello di risoluzione. Un campo visivo così ampio lo renderà particolarmente efficace nella ricerca di oggetti rari, tra cui stelle morenti, pianeti appena formati e ammassi di galassie giganti.
I ricercatori dell'Università dell'Arizona saranno coinvolti nell'analisi di questi dati osservativi e nella ricerca di nuove scoperte scientifiche.
La materia oscura e l'energia oscura sono i principali obiettivi di ricerca del telescopio romano e sono anche i due misteri più profondi della cosmologia moderna. La materia oscura in sé non emette luce, ma la sua gravità influenza le galassie e altre strutture nell'universo. L’energia oscura è ciò che gli scienziati chiamano un’influenza misteriosa che sembra spingere l’espansione dell’universo ad accelerare. La materia oscura e l'energia oscura insieme costituiscono quasi tutti gli ingredienti dell'universo.
La NASA ha selezionato l'Arizona Cosmology Laboratory dell'Università dell'Arizona per sostenere due studi volti a rivelare la natura della materia oscura e dell'energia oscura. Uno coinvolge il team scientifico ad ampio raggio e l’altro è responsabile della costruzione dell’infrastruttura del progetto.
Elizabeth Krauser, professoressa di astronomia e fisica presso l'Università dell'Arizona, guida il gruppo scientifico ad ampio campo "Ricerca sulla lente gravitazionale cinematica utilizzando il telescopio spaziale romano". Il team ha ricevuto un finanziamento di 2 milioni di dollari per sviluppare un metodo di misurazione cosmologica chiamato “lente gravitazionale cinematica”.
I ricercatori intendono combinare le immagini scattate da Roman con i dati spettrali per misurare la materia oscura e l'energia oscura in modo più preciso che mai.
Un altro team dell'Università dell'Arizona sarà anche responsabile della costruzione dell'infrastruttura del progetto di collaborazione multi-istituzionale "Massimizzare i risultati della scienza cosmologica utilizzando il Lohmann High-latitude Imaging Survey". Tim Eifler, professore di astronomia e fisica, guida il gruppo di lavoro responsabile dell'interpretazione dei dati della cosmologia romana.
Il telescopio romano rileverà le galassie più vicine alla Terra così come le galassie estremamente distanti. Gli astronomi localizzeranno queste galassie e misureranno le loro proprietà, creando un enorme catalogo di galassie. I ricercatori utilizzeranno quindi modelli computerizzati per tradurre questi cataloghi in informazioni sulle leggi fisiche fondamentali dell'universo.
Il completamento di questo lavoro richiede una notevole potenza di calcolo. Il programma Lohmann della NASA ha stanziato 800.000 dollari al Laboratorio Eifler per l'acquisto di risorse informatiche. Queste risorse faranno parte di un nuovo sistema informatico ad alte prestazioni su scala universitaria che dovrebbe essere operativo questo autunno. Il laboratorio di Eifler riceverà inoltre 2,4 milioni di dollari nei prossimi cinque anni per condurre ricerche correlate.
Eifler ha affermato che questa infrastruttura aiuterà i ricercatori a completare la conversione dai cataloghi delle galassie alle spiegazioni cosmologiche, consentendo loro di determinare il contenuto di energia oscura e materia oscura nell'universo. È anche copresidente del Cosmology Group, che riunisce più di 1.000 scienziati da tutto il mondo. Eifler ha affermato che essere in grado di organizzare la comunità di ricerca scientifica globale per collaborare attorno a questo obiettivo scientifico è un "lavoro da sogno".
Il telescopio spaziale romano non solo disegnerà mappe dell'universo su larga scala, ma testerà anche nuovi metodi per fotografare direttamente gli esopianeti. Il coronografo che trasporta utilizzerà scudi luminosi, prismi, rilevatori, filtri e specchi autoregolanti per sopprimere la luce estremamente intensa della stella.
Quando la luce intensa della stella è indebolita, gli astronomi hanno l'opportunità di osservare pianeti molto più deboli e dischi di polvere in orbita attorno alla stella.
Al momento, la maggior parte degli esopianeti scoperti dall'uomo si affida a metodi indiretti per la conferma. Ad esempio, gli scienziati possono misurare i piccoli cali di luce stellare causati dai pianeti che passano davanti alle stelle. Il coronografo di Roman adotterà un approccio diverso, cercando di rivelare direttamente il pianeta stesso.
Si prevede che questo strumento sarà in grado di rilevare pianeti che sono 100 milioni di volte più deboli delle loro stelle ospiti. Rispetto ai coronografi spaziali esistenti, le sue prestazioni saranno migliorate da circa 100 a 1.000 volte.
Skyler Wolf, professore associato di ricerca in astronomia e che guida il gruppo di lavoro sulla pianificazione dell'osservazione del coronografo, ha affermato che la tecnologia fornirà una convalida critica per i futuri osservatori del mondo abitabile. L'Habitable World Observatory è un progetto di telescopio appositamente progettato per cercare segni di possibile vita in altri sistemi stellari.
Diversi ricercatori dell'Università dell'Arizona hanno partecipato allo sviluppo del coronografo romano e parteciperanno a future osservazioni, tra cui il direttore del laboratorio lunare e planetario Mark Marley, il professore associato di astronomia Euan S. Douglas, la professoressa di ricerca assistente dell'Osservatorio Steward Lamia Anche e l'assistente di ricerca post-dottorato di astronomia Justin Holm.
Maley lavorerà con il professore associato del Lunar and Planetary Laboratory Ty Robinson e la ricercatrice post-dottorato Zara Brown per utilizzare i dati del coronografo per studiare le atmosfere degli oggetti al di fuori del nostro sistema solare.
Brown ha costruito modelli climatici e spettrali dei pianeti giganti autoluminosi. Questi pianeti sono spesso molto giovani ed estremamente caldi e producono la propria luce termica infrarossa. Il suo modello può prevedere la temperatura atmosferica di un pianeta, la composizione chimica, le condizioni delle nubi e lo spettro infrarosso che probabilmente emetterà ogni pianeta.
Queste previsioni sono importanti perché molti di questi oggetti non sono mai stati studiati prima in queste lunghezze d'onda. Brown ha affermato che gli spettri previsti sono fondamentali per la pianificazione dell'osservazione. Il coronografo romano si trova di fronte a bersagli estremamente deboli e ad alto contrasto, quindi il gruppo di ricerca deve organizzare un tempo di osservazione sufficiente per garantire che i bersagli candidati possano essere rilevati, senza occupare eccessivamente le limitate risorse di osservazione della missione.
Il team di Anche sta studiando la struttura dei sistemi esoplanetari. Holm è responsabile della ricerca delle stelle più adatte per calibrare il coronografo e anche della conduzione di progetti di osservazione preliminari utilizzando telescopi terrestri per fornire supporto ai futuri obiettivi di conferma della missione romana.
Si prevede che il telescopio spaziale romano inizierà le operazioni scientifiche nel gennaio 2027, quando i dati di osservazione ottenuti saranno accessibili alla comunità scientifica globale. L’Università dell’Arizona sarà responsabile di nove progetti di ricerca sui dati romani approvati dalla NASA con oltre 2 milioni di dollari di finanziamenti correlati.
L'ambito di ricerca di questi progetti comprende non solo l'energia oscura e gli esopianeti, ma anche argomenti come i buchi neri supermassicci, la lente gravitazionale, la formazione delle galassie, i processi di reionizzazione e la polvere cosmica.
Con dettagli di immagine simili al telescopio spaziale Hubble e un campo visivo ben oltre Hubble, il telescopio spaziale romano aiuterà gli scienziati a scoprire oggetti celesti che altri telescopi tendono a perdere e rivelerà ulteriormente come queste scoperte si inseriscono nel quadro più ampio dell'evoluzione dell'universo.
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