Lo strumento coronografo romano montato sul telescopio spaziale romano Nancy Grace della NASA aiuterà ad aprire la strada alla ricerca di mondi abitabili al di fuori del nostro sistema solare testando nuovi strumenti che bloccano la luce stellare, rivelando pianeti nascosti dal bagliore delle loro stelle madri. La dimostrazione tecnologica è stata recentemente spedita dal Jet Propulsion Laboratory della NASA, nel sud della California, al Goddard Space Flight Center dell'agenzia a Greenbelt, nel Maryland, dove si è unita al resto dell'osservatorio spaziale in preparazione al lancio entro maggio 2027.
Prima del suo viaggio attraverso il paese, il coronografo romano è stato sottoposto al test più completo mai realizzato finora sulle sue capacità di bloccare la luce stellare:ciò che gli ingegneri chiamano "scavare il buco nero". Nello spazio, questo processo consentirà agli astronomi di osservare la luce direttamente dai pianeti attorno ad altre stelle, o esopianeti. Una volta dimostrate su Roman, tecnologie simili in una futura missione potrebbero consentire agli astronomi di utilizzare quella luce per identificare le sostanze chimiche nell'atmosfera di un esopianeta, comprese quelle che potenzialmente indicano la presenza di vita.
Che i test abbiano inizio
Per il test del buco nero, il team ha posizionato il coronografo in una camera sigillata progettata per simulare il vuoto freddo e oscuro dello spazio. Utilizzando laser e ottiche speciali, hanno replicato la luce di una stella come apparirebbe se osservata dal telescopio romano. Quando la luce raggiunge il coronografo, lo strumento utilizza piccoli oscuramenti circolari chiamati maschere per bloccare efficacemente la stella, come il parasole di un'auto che blocca il sole o la luna che blocca il sole durante un'eclissi solare totale. Ciò rende più facili da vedere gli oggetti più deboli vicino alla stella.
I coronografi con maschere stanno già volando nello spazio, ma non riescono a rilevare un pianeta extrasolare simile alla Terra. Considerato da un altro sistema stellare, il nostro pianeta apparirebbe circa 10 miliardi di volte più fioco del Sole, e i due sono relativamente vicini l’uno all’altro. Quindi cercare di immaginare direttamente la Terra sarebbe come cercare di vedere un granello di alghe bioluminescenti accanto a un faro da 3.000 miglia (circa 5.000 chilometri) di distanza. Con le precedenti tecnologie coronagrafiche, anche il bagliore di una stella mascherata travolge un pianeta simile alla Terra.
Il coronografo romano dimostrerà le tecniche in grado di rimuovere una quantità maggiore di luce stellare indesiderata rispetto ai coronografi spaziali del passato, utilizzando diversi componenti mobili. Queste parti mobili lo renderanno il primo coronografo “attivo” a volare nello spazio. I suoi strumenti principali sono due specchi deformabili, ciascuno di soli 5 centimetri di diametro e supportati da oltre 2.000 minuscoli pistoni che si muovono su e giù. I pistoni lavorano insieme per modificare la forma degli specchi deformabili in modo che possano compensare la luce diffusa indesiderata che si riversa attorno ai bordi delle maschere.
Gli specchi deformabili aiutano anche a correggere le imperfezioni delle altre ottiche del telescopio romano. Sebbene siano troppo piccole per influenzare le altre misurazioni altamente precise di Roman, le imperfezioni possono inviare la luce stellare vagante nel buco nero. Le modifiche precise apportate alla forma deformabile di ogni specchio, impercettibili a occhio nudo, compensano queste imperfezioni.
"I difetti sono così piccoli e hanno un effetto così lieve che abbiamo dovuto fare più di 100 iterazioni per farlo bene," ha detto Feng Zhao, vice project manager per il Coronagrafo Romano al JPL. "È un po' come quando vai da un optometrista e ti mette lenti diverse e ti chiede:'Questa è migliore? Che ne dici di questa?' E il coronografo ha funzionato ancora meglio di quanto sperassimo."
Durante il test, le letture della fotocamera del coronografo mostrano una regione a forma di ciambella attorno alla stella centrale che diventa lentamente più scura man mano che la squadra dirige più luce stellare lontano da essa, da qui il soprannome di "scavare il buco nero". Nello spazio, un esopianeta nascosto in questa regione oscura apparirebbe lentamente mentre lo strumento fa il suo lavoro con i suoi specchi deformabili.
Mondi abitabili
Negli ultimi 30 anni sono stati scoperti e confermati più di 5.000 pianeti attorno ad altre stelle, ma la maggior parte è stata rilevata indirettamente, il che significa che la loro presenza viene dedotta in base al modo in cui influenzano la stella madre. Rilevare questi cambiamenti relativi nella stella madre è molto più semplice che vedere il segnale del pianeta molto più debole. In effetti, sono stati fotografati direttamente meno di 70 pianeti extrasolari.
I pianeti che sono stati fotografati direttamente fino ad oggi non sono come la Terra:la maggior parte sono molto più grandi, più caldi e tipicamente più lontani dalle loro stelle. Queste caratteristiche li rendono più facili da individuare ma anche meno ospitali per la vita come la conosciamo.
Per cercare mondi potenzialmente abitabili, gli scienziati devono immaginare pianeti che non solo siano miliardi di volte più deboli delle loro stelle, ma che orbitino attorno ad essi alla giusta distanza affinché esista acqua liquida sulla superficie del pianeta, un precursore del tipo di vita scoperto. sulla Terra.
Lo sviluppo delle capacità per visualizzare direttamente pianeti simili alla Terra richiederà passaggi intermedi come il coronografo romano. Alla sua massima capacità, potrebbe immaginare un esopianeta simile a Giove attorno a una stella come il nostro Sole:un pianeta grande e freddo appena fuori dalla zona abitabile della stella.
Ciò che la NASA apprende dal coronografo romano aiuterà a tracciare un percorso per le future missioni progettate per acquisire direttamente immagini di pianeti delle dimensioni della Terra in orbita nelle zone abitabili di stelle simili al Sole. Il concetto dell'agenzia per un futuro telescopio chiamato Habitable Worlds Observatory mira a fotografare almeno 25 pianeti simili alla Terra utilizzando uno strumento che si baserà su ciò che il Roman Coronagraph Instrument dimostra nello spazio.
"I componenti attivi, come gli specchi deformabili, sono essenziali se si desidera raggiungere gli obiettivi di una missione come l'Osservatorio dei Mondi Habitable", ha affermato Ilya Poberezhskiy del JPL, l'ingegnere dei sistemi del progetto per il Coronagraph romano. "La natura attiva dello strumento coronografo romano consente di portare l'ottica ordinaria a un livello diverso. Rende l'intero sistema più complesso, ma senza di esso non potremmo fare queste cose incredibili."
Fornito dalla NASA
