Quando un nuovo telescopio spaziale della NASA apre gli occhi a metà degli anni 2020, scruterà l'universo attraverso alcuni degli occhiali da sole più sofisticati mai progettati.

Questa tecnologia multistrato, lo strumento del coronografo, si potrebbe più giustamente chiamare "starglasses":un sistema di maschere, prismi, rivelatori e persino specchi autoflettenti costruiti per bloccare il bagliore delle stelle lontane e rivelare i pianeti in orbita intorno a loro.

Normalmente, quel bagliore è opprimente, cancellando ogni possibilità di vedere pianeti in orbita attorno ad altre stelle, chiamati esopianeti, disse Jason Rhodes, lo scienziato del progetto per il Wide-Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California.

I fotoni di una stella, particelle di luce, sopraffanno enormemente qualsiasi luce proveniente da un pianeta in orbita quando colpiscono il telescopio.

"Quello che stiamo cercando di fare è cancellare un miliardo di fotoni dalla stella per ognuno che catturiamo dal pianeta, " disse Rodi.

E il coronografo di WFIRST ha appena completato un'importante pietra miliare:una revisione preliminare del progetto da parte della NASA. Ciò significa che lo strumento ha soddisfatto tutti i design, esigenze di pianificazione e budget, e ora possiamo passare alla fase successiva:costruire hardware che volerà nello spazio. È una di una serie di tali revisioni che esaminano ogni aspetto della missione, ha affermato lo scienziato del progetto WFIRST Jeffrey Kruk del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland.

"Ognuna di queste recensioni è completa, " disse Kruk. " Esaminiamo tutti gli aspetti della missione, per mostrare che tutto sta insieme."

Il coronografo della missione WFIRST ha lo scopo di dimostrare la potenza di una tecnologia sempre più avanzata. Poiché cattura la luce direttamente da grandi, esopianeti gassosi, e da dischi di polvere e gas che circondano altre stelle, indicherà la strada verso tecnologie per telescopi spaziali ancora più grandi.

I futuri telescopi con coronografi ancora più sofisticati saranno in grado di generare "immagini" a pixel singolo di pianeti rocciosi delle dimensioni della Terra. Quindi la luce può essere diffusa in un arcobaleno chiamato "spettro, " rivelando quali gas sono presenti nell'atmosfera del pianeta, forse ossigeno, metano, diossido di carbonio, e forse anche segni di vita.

"Con WFIRST saremo in grado di ottenere immagini e spettri di questi grandi pianeti, con l'obiettivo di dimostrare le tecnologie che verranno utilizzate in una missione futura, per esaminare eventualmente piccoli pianeti rocciosi che potrebbero avere acqua liquida sulle loro superfici, o anche segni di vita, come il nostro, " disse Rodi.

In questo modo, WFIRST è una specie di pioniere. Ecco perché la NASA considera il coronografo una "dimostrazione tecnologica". Sebbene possa generare importanti scoperte scientifiche, il suo compito principale è dimostrare alla comunità scientifica che i coronografi complessi possono davvero funzionare nello spazio.

"Questo potrebbe essere lo strumento astronomico più complicato mai volato, " disse Rodi.

Perché questo coronagrafo è diverso?

Il telescopio spaziale Hubble della NASA, in orbita dal 1990, è finora l'unica missione di punta dell'astrofisica della NASA a includere coronografi, versioni molto più semplici e meno sofisticate di quelle che voleranno su WFIRST.

Ma quando verrà lanciato a metà degli anni 2020, WFIRST sarà la terza missione di questo tipo a includere la tecnologia dei coronografi. Il gigantesco telescopio spaziale James Webb della NASA, lancio nel 2021, includerà un coronografo con una nitidezza visiva maggiore di quella di Hubble, ma senza la capacità di soppressione della luce stellare di WFIRST.

"WFIRST dovrebbe essere due o tre ordini di grandezza più potente di qualsiasi altro coronografo mai volato" nella sua capacità di distinguere un pianeta dalla sua stella, ha detto Rodi. "Dovrebbe esserci una possibilità per una scienza davvero convincente, anche se è solo una dimostrazione tecnica."

I due specchi flessibili all'interno del coronografo sono componenti chiave. Quando la luce che ha viaggiato per decine di anni luce da un esopianeta entra nel telescopio, migliaia di attuatori si muovono come pistoni, cambiando la forma degli specchi in tempo reale. La flessione di questi "specchi deformabili" compensa piccoli difetti e cambiamenti nell'ottica del telescopio.

I cambiamenti sulle superfici degli specchi sono così precisi che possono compensare errori inferiori alla larghezza di un filamento di DNA.

Questi specchi, in tandem con "maschere" high-tech, "un altro grande progresso, soffocare la diffrazione della stella, la flessione delle onde luminose attorno ai bordi degli elementi che bloccano la luce all'interno del coronografo.

Il risultato:la luce accecante delle stelle è nettamente attenuata, e leggermente incandescente, appaiono pianeti precedentemente nascosti.

La tecnologia di oscuramento delle stelle potrebbe anche fornire le immagini più nitide in assoluto degli anni formativi dei sistemi stellari lontani, quando sono ancora avvolti in dischi di polvere e gas mentre i pianeti neonati prendono forma all'interno.

"I dischi di detriti che vediamo oggi attorno ad altre stelle sono più luminosi e più massicci di quelli che abbiamo nel nostro sistema solare, " ha detto Vanessa Bailey, un astronomo al JPL e tecnologo degli strumenti per il coronografo WFIRST. "Il coronografo di WFIRST potrebbe studiare in modo più debole, materiale del disco più diffuso che è più simile alla fascia principale degli asteroidi, la fascia di Kuiper, e altra polvere in orbita attorno al sole."

Ciò potrebbe fornire approfondimenti su come si è formato il nostro sistema solare.

Kruk ha affermato che gli specchi deformabili dello strumento e altre tecnologie avanzate, note come "controllo attivo del fronte d'onda", dovrebbero significare un salto di 100 a 1, 000 volte la capacità dei precedenti coronografi.

"Quando vedi un'opportunità come questa per aprire davvero nuove frontiere in un nuovo campo, non puoi fare a meno di esserne entusiasta, " Egli ha detto.

Una volta che la tecnologia del coronografo sarà stata dimostrata con successo nei primi 18 mesi della missione, Il coronografo di WFIRST potrebbe diventare aperto alla comunità scientifica. Un "Programma per scienziati partecipanti" inviterebbe una più ampia varietà di osservatori a condurre esperimenti oltre la fase di dimostrazione.

L'avanzamento del coronografo attraverso la pietra miliare della revisione del progetto fa parte di un programma di sviluppo che si sta muovendo rapidamente. Una telecamera gigante che volerà anche sulla navicella spaziale, chiamato strumento di ampio campo, superato lo stesso ostacolo a giugno. È considerato lo strumento principale del telescopio spaziale.

A Rodi piace confrontare WFIRST con la storica missione Mars Pathfinder. Dopo essere atterrato sul Pianeta Rosso nel 1997, il lander Pathfinder scatenò un piccolo rover, chiamato Sojourner, rotolare da solo intorno al sito di atterraggio ed esaminare le rocce vicine.

"Era una dimostrazione tecnica, " ha detto Rhodes. "L'obiettivo era quello di dimostrare che un rover funziona su Marte. Ma ha continuato a fare della scienza molto interessante durante la sua vita. Quindi speriamo che lo stesso accada per la demo tecnica del coronagrafo di WFIRST".