Così il telescopio Roman potrebbe riscrivere la cosmologia moderna

La Nasa sta per lanciare un osservatorio spaziale che potrebbe contribuire a risolvere alcuni dei più grandi misteri dell’astronomia moderna. Il telescopio spaziale Nancy Grace Roman studierà come è nato l’universo, di cosa è composto e come si è evoluto nel tempo. Andrà così a creare un trittico di telescopi spaziali senza precedenti: Hubble, Webb e Roman. L’osservatorio prende il nome da Nancy Grace Roman, la prima direttrice del dipartimento di astronomia della Nasa e la prima donna a ricoprire una carica dirigenziale nell’agenzia. Scomparsa nel 2018 a 93 anni, viene spesso definita la “madre di Hubble”: ha dato un contributo fondamentale alla nostra comprensione delle stelle e ha svolto un ruolo cruciale nel plasmare il programma di astronomia spaziale della Nasa, incluso lo sviluppo dello stesso telescopio Hubble. Artemis sta cambiando rotta? Il Polo Sud lunare non è più così scontato Il lancio Dopo mesi in cui la data di lancio è slittata più volte in anticipo, la Nasa ha fissato il decollo per domenica 30 agosto 2026, alle 07:20 EDT (13:30 ora italiana), dal Launch Complex 39A del Kennedy Space Center in Florida, a bordo di un razzo SpaceX Falcon Heavy. Si tratta di un lancio con circa otto mesi di anticipo rispetto alla data di “prontezza” richiesta (maggio 2027) e al di sotto del budget previsto: un risultato raro per una missione di punta della Nasa. Dopo il lancio, Roman percorrerà lo spazio fino al secondo punto di Lagrange Sole-Terra (L2), un punto nello spazio che si trova a circa 1,5 milioni di chilometri dalla Terra, dove si troverà a fare compagnia al telescopio spaziale James Webb. In quel punto le forze di gravità dei principali corpi del sistema solare si annullano e il telescopio può rimanere fermo con una precisione quasi assoluta. La missione primaria durerà cinque anni, ma la scorta di propellente a bordo dovrebbe permettere di operare almeno il doppio di quel tempo. Roman ha una storia insolita. Il suo specchio primario, dal diametro di 2,4 metri nacque in origine per un satellite spia “di riserva”, donato alla Nasa dal National Reconnaissance Office, l’agenzia governativa statunitense responsabile della raccolta di informazioni dallo spazio. Rispetto allo specchio di Hubble, però, quello di Roman è circa l’80 per cento più leggero, il che ha permesso di ridurre la massa complessiva dell’osservatorio e di utilizzare un razzo più piccolo di quello che portò in orbita Hubble negli anni Novanta. Il telescopio, con propellente incluso, pesa circa 10.500 kg. A differenza del telescopio spaziale James Webb, Roman è stato costruito per scandagliare il cielo su vasta scala. Permetterà di avere un quadro molto più esteso dell’universo e della sua evoluzione. Roman trasporta due strumenti aggiunti dalla Nasa: il Wide Field Instrument e il coronografo. Il Wide Field Instrument, una fotocamera da 300 megapixel, rileverà la luce infrarossa proveniente dall’Universo. La luce infrarossa ha lunghezze d’onda leggermente maggiori di quelle della luce visibile: questo consente allo strumento di penetrare la polvere cosmica e di osservare più in profondità nel cosmo. Il suo campo visivo è circa 100 volte più ampio di quello della telecamera a infrarossi di Hubble, pur mantenendo una nitidezza simile: dove Hubble avrebbe bisogno di 100 puntamenti separati per fotografare una regione di cielo, Roman lo fa con una sola esposizione. Le sue capacità gli consentono inoltre di esplorare il cosmo circa 1.000 volte più velocemente di Hubble. Il coronografo è progettato per bloccare l’intenso bagliore delle stelle vicine, un po’ come mettere una mano davanti al Sole per vedere meglio qualcosa di debole accanto ad esso. Sopprimendo la luce stellare, permetterà agli astronomi di testare metodi per ottenere immagini dirette di pianeti deboli e dischi di polvere e gas attorno ad altre stelle. Nel corso della sua missione, si prevede che Roman rileverà miliardi di galassie e decine di miliardi di stelle. Sarà in grado di osservare porzioni di cielo sufficientemente vaste da rivelare ampi schemi cosmici, misurando al contempo galassie e stelle con una precisione tale da rilevare effetti piccoli ma significativi. Lo splendore del Sole ha 170mila anni e ora si prepara alla grande eclissi Materia ed energia oscura La cosmologia moderna, ovvero lo studio dell’origine e dell’evoluzione dell’universo, si basa su un modello di successo, noto come modello Lambda-CDM. Secondo questo modello, la materia ordinaria – la sostanza che compone stelle, pianeti e persone – rappresenta solo una piccola frazione di tutto ciò che esiste nell’Universo. Il resto è costituito da due componenti invisibili e misteriose. La prima è la materia oscura, che costituisce circa il 25 per cento dell’Universo. Questa forma di materia non riflette né assorbe la luce, eppure la sua attrazione gravitazionale contribuisce a tenere unite le galassie. La missione potrebbe aiutare a far luce sulla natura della materia oscura tracciando come essa ha plasmato la formazione delle galassie attraverso diverse epoche della storia cosmica. La seconda componente invisibile è l’energia oscura, che costituisce circa il 70 per cento dell’universo. La sua natura esatta rimane elusiva, ma l’energia oscura sta causando un’accelerazione dell’espansione dell’universo. Per decenni gli astronomi hanno ipotizzato che fosse costante, o uniforme; tuttavia, risultati recenti suggeriscono che l’energia oscura potrebbe variare nel tempo. Roman metterà alla prova queste idee contrastanti: se l’energia oscura è costante, ciò indica un Universo in espansione continua; se invece varia, potrebbe indicare l’esistenza di una nuova fisica al di là delle nostre attuali teorie. Roman potrebbe inoltre aiutare a risolvere un enigma di lunga data: perché osserviamo l’Universo proprio in un momento in cui le densità di materia ed energia oscura sono approssimativamente comparabili? Nell’Universo primordiale la materia dominava; in un futuro lontano, si prevede che sarà l’energia oscura a dominare completamente. L’era attuale sembra essere una fase di transizione tra le due – un intermezzo cosmico che dura miliardi di anni, ma breve se paragonato all’intera durata dell’Universo. Potrebbe trattarsi di una semplice coincidenza, oppure di un indizio verso nuove scoperte. Si possono “ascoltare” i buchi neri? Una nuova finestra sull’Universo La caccia agli esopianeti La ricerca scientifica di Roman si estende ben oltre l’energia oscura. Il telescopio condurrà la più grande indagine mai realizzata sui pianeti al di fuori del nostro sistema solare, individuando potenzialmente centinaia di migliaia di nuovi mondi utilizzando una tecnica chiamata microlensing gravitazionale. Il microlensing si verifica quando la gravità di una stella in primo piano devia e amplifica brevemente la luce di una stella più distante sullo sfondo, agendo come una lente d’ingrandimento naturale interposta tra noi e un oggetto lontano. Se la stella in primo piano ha un pianeta, quest’ultimo può creare un piccolo aumento di luminosità nel segnale, rivelandone la presenza. Molti di questi esopianeti sarebbero difficili da individuare con le due tecniche più comunemente utilizzate per la loro scoperta: il metodo del transito e quello della velocità radiale. Grazie al microlensing, Roman sarà in grado di individuare pianeti in orbite ampie, pianeti di piccola massa e persino mondi erranti non legati ad alcuna stella. Roman fa parte anche di una nuova generazione di missioni dedicate al rilevamento su larga scala del cielo. Le sue capacità di osservazione a campo ampio lo pongono al pari di altre importanti missioni internazionali: Euclid dell’Agenzia Spaziale Europea sta già mappando miliardi di galassie per studiare materia oscura ed energia oscura, mentre l’Osservatorio Vera Rubin, costruito sulla cima di una montagna in Cile, effettuerà ripetute scansioni del cielo australe. Insieme, questi osservatori aiuteranno gli astronomi a mappare l’universo attraverso diverse lunghezze d’onda, distanze e scale temporali. Roman collaborerà anche con il telescopio spaziale James Webb, identificando modelli su larga scala e oggetti insoliti che Webb potrà poi studiare in dettaglio. Questa combinazione di ampiezza e profondità è sempre più centrale nell’astronomia moderna. L’impatto maggiore di Roman potrebbe però derivare proprio dall’inaspettato. Grazie alle osservazioni ripetute di ampie porzioni di cielo, l’osservatorio sarà in grado di individuare eventi rari e fenomeni mai visti prima – supernove, buchi neri, mondi erranti. Mappando l’universo con un livello di dettaglio senza precedenti, il telescopio Roman fornirà un test fondamentale della nostra attuale comprensione della cosmologia e potrebbe indicare la strada verso una nuova fisica.