In cima a un vulcano dormiente alle Hawaii, uno strumento estremamente delicato, progettato per aiutare gli scienziati a trovare mondi lontani, è sparso sul pavimento in centinaia di pezzi.

"Immagina di provare ad assemblare uno di quegli enormi set LEGO, tranne che non c'è il libretto di istruzioni; l'hai già fatto una volta, ma poi dovevi smontare tutto e metterlo in sacchettini, " ha detto Jacob Bean, professore associato di astronomia e astrofisica presso l'Università di Chicago. "Anche tu hai 14 anni, 000 piedi, e quando l'aria è così rarefatta compromette il tuo giudizio e il tuo pensiero, e quindi eccoti a lavorare su turni di 12 ore sollevando cose pesanti ma cercando anche di mettere insieme uno strumento delicato."

Questo era il compito di Bean come capo di un progetto UChicago per costruire e installare uno strumento innovativo che scansiona i cieli alla ricerca di nuovi esopianeti, mondi in altri sistemi solari che potrebbero potenzialmente ospitare la vita. Negli ultimi otto anni, Bean e il suo team avevano progettato e costruito lo strumento, chiamato MAROON-X; quest'estate l'hanno finalmente collegato a un telescopio dell'Osservatorio Gemini in cima al Mauna Kea, Hawaii.

"Sono stati sei mesi piuttosto intensi per il mio team per commissionare questo strumento, " disse Fagiolo, un esperto di mondi lontani la cui ricerca si concentra sulla scoperta e l'esame di pianeti potenzialmente abitabili in altri sistemi solari. "Ma nei prossimi 10 anni impareremo cose sui mondi abitabili che non avevamo mai conosciuto prima. Sarà davvero trasformativo".

Diversi decenni fa, i progressi tecnologici hanno permesso agli scienziati di iniziare a rilevare le tracce molto deboli dei pianeti in orbita attorno ad altre stelle in sistemi solari lontani. C'è stata un'esplosione di scoperte; attualmente, La NASA elenca 4, 000 esopianeti confermati e migliaia di altri candidati.

Però, non abbiamo ancora esopianeti confermati simili alla Terra con condizioni di superficie abitabile. La cosa sui pianeti simili alla Terra, ecco perché ci vuole così tanto tempo per riuscire a trovarli e caratterizzarli, è che sono estremamente difficili da vedere. Poiché questi pianeti girano intorno a una stella che è almeno un milione di volte più luminosa di loro, cercare di cercarli direttamente è come cercare di vedere un fulmine accanto a un faro che si trova dall'altra parte del paese. Quindi gli scienziati devono trovare modi indiretti per trovarli in base agli effetti che hanno sulle loro stelle.

MAROON-X fa questo notando la piccolissima attrazione gravitazionale che un esopianeta (o due, o cinque, o sette) esercita sulla sua stella mentre orbita intorno ad essa. Questo strattone fa oscillare appena la stella nella sua orbita. Ma questo è abbastanza movimento per catturarlo.

Attaccato al telescopio Gemini North, MAROON-X prende tutta la luce raccolta dal telescopio da 25 piedi e la focalizza in un punto della larghezza di un capello umano. Quindi separa quella luce nei diversi colori dell'arcobaleno e legge l'intensità di ciascuna banda. Il colore della luce cambierà leggermente man mano che la stella si sposta in avanti o indietro. "È una specie di pistola radar per le stelle, " disse Fagiolo.

Prendendo questa oscillazione, gli scienziati possono calcolare la massa del pianeta nascosto (o dei pianeti) che attira la stella.

La precisione necessaria per questo, Certo, è incredibile. "Quando la luce colpisce il nostro rilevatore, quel cambiamento è più che impercettibile all'occhio umano. È un millesimo di pixel. Si sta avvicinando alla dimensione degli atomi di silicio nel rivelatore, "Bean ha detto. "Questa è una stella che è debole anche per i grandi telescopi. E possiamo dire se si sta avvicinando o allontanandosi da noi a una velocità paragonabile alla velocità del cammino umano, cioè, pochi piedi al secondo."

"I cambiamenti che stiamo cercando sono così piccoli che ogni notte prima di osservarli, dobbiamo ricalibrare lo strumento, " ha detto il ricercatore Andreas Seifahrt, che ha costruito MAROON-X con Bean.

"È stato davvero un atto d'amore"

Bean e Seifahrt hanno trascorso quasi un decennio a progettare e costruire MAROON-X; è così preciso che l'ambiente deve essere squisitamente controllato. "Anche un piccolo cambiamento di temperatura o pressione atmosferica annullerà le letture, quindi è costruito come una bambola nidificante russa:è all'interno di una camera a vuoto che è a sua volta isolata e all'interno di un frigorifero walk-in che mantiene la temperatura stabile a un millesimo di grado, " disse Fagiolo.

Una volta soddisfatti delle prestazioni dello strumento, poi è arrivato il lavoro scrupoloso e terrificante per trasportarlo da Chicago alle Hawaii. "Trascorrere otto anni su questo strumento e poi guardare dalla banchina di carico mentre il camion se ne va con esso e non lo vedrai fino a due settimane dopo in cima a una montagna attraverso un oceano - è piuttosto snervante, "Ha detto Seifahrt.

Ma le casse con l'attrezzatura sono arrivate sane alle Hawaii, dove Bean, Seifahrt, e i postdoc Julian Stürmer e David Kasper hanno assemblato il loro set LEGO. Il 23 settembre, MAROON-X ha preso le sue prime letture ufficiali.

Lo strumento lavorerà di concerto con il Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA per ottenere un quadro completo degli esopianeti candidati. TESS cerca l'attenuazione della luce quando un pianeta passa davanti a una stella, così gli scienziati possono scoprire quanto è grande. Combinandolo con i dati di massa di MAROON-X, puoi calcolare la densità di un esopianeta, che ti dice se stai guardando un pianeta roccioso, come la Terra, o gassoso, come Giove.

MAROON-X sarà anche in grado di rilevare le firme dall'atmosfera del pianeta, come la sua composizione e lo spessore.

"Lungo termine, speriamo di essere in grado di cercare le biofirme, cose che esisterebbero solo se la vita le mettesse lì, " Bean ha detto. "Per esempio, nell'atmosfera terrestre, abbiamo solo ossigeno perché è stato messo lì dalle piante. È un puzzle con molti pezzi diversi".

Mentre raccolgono nuovi dati, Bean prevede di lavorare con i colleghi di Chicago, tra cui gli esperti di composizione planetaria Leslie Rogers, Dorian Abbott e Edwin Kite, e il cacciatore di esopianeti Daniel Fabrycky, per trasformare le letture in previsioni sugli esopianeti lontani. Prossimamente, pure, Il James Webb Space Telescope della NASA verrà lanciato come successore di Hubble, portando ancora più capacità di imaging per sostenere la domanda.

Oltre a Fagiolo, Seifahrt, Stürmer, e Kasper, più generazioni di studenti universitari UChicago, studenti laureati e ricercatori post-dottorato hanno lavorato su MAROON-X. "È stato davvero un atto d'amore per la mia squadra, " Bean ha detto, "e ora è finalmente reale. È un momento molto eccitante."

Seifahrt è d'accordo:"Portare a termine tutto questo con una squadra così piccola e un budget limitato è davvero un successo. Guardando indietro, è stata una cosa folle da fare, ma pensiamo che sarà davvero uno strumento pionieristico".