Il prossimo telescopio della NASA a caccia della forza che sfida la fisica moderna

Gli astrofisici hanno tra le mani un problema enorme: il cosmo si sta espandendo alla velocità sbagliata. Quando gli scienziati misurano il tasso di espansione dell'universo primordiale, i numeri semplicemente non coincidono con ciò che osservano nell'era moderna.

O la nostra matematica è fondamentalmente errata, o esiste una forza invisibile e dinamica che sta attivamente deformando il tessuto dello spaziotempo. Per capire di cosa si tratti, la NASA invierà un enorme strumento ottico in un punto di sosta a un milione di miglia dalla Terra.

Previsto per il lancio su un razzo SpaceX Falcon Heavy entro l'aprile 2026, il Nancy Grace Roman Space Telescope è costruito per mappare la posizione di centinaia di milioni di galassie. Se dovesse trovare ciò che gli scienziati della missione sospettano, saremo di fronte a una necessaria riscrittura delle leggi della fisica.

Una crisi nel tasso di espansione cosmica

La tensione principale risiede in una metrica chiamata costante di Hubble. Dovrebbe dirci esattamente quanto velocemente l'universo si sta espandendo, ma i dati esistenti si rifiutano di collaborare.

Julie McEnery, Senior Project Scientist del Roman alla NASA, sottolinea che il telescopio è progettato specificamente per indagare su questa palese discrepanza. Mappando la rete cosmica nel corso di miliardi di anni, il Roman verificherà se l'energia oscura sia una forza di fondo statica o un campo dinamico che cambia nel tempo.

Per riuscirci, l'osservatorio si affida a uno specchio primario di 2,4 metri. È esattamente della stessa dimensione di quello all'interno del venerabile telescopio Hubble. Tuttavia, il Roman è dotato di un Wide Field Instrument che cattura una visuale 100 volte più ampia della fotocamera a infrarossi di Hubble in un singolo scatto.

Invece di fissare una minuscola porzione di nero, il Roman condurrà un enorme censimento galattico. Traccerà il sottile allungamento dello spaziotempo catalogando i movimenti di miliardi di stelle e monitorando le supernovae di tipo Ia.

Il cecchino e il geometra

La NASA possiede già un enorme telescopio a infrarossi situato nel punto di Lagrange L2 Sole-Terra: il James Webb Space Telescope. Ma le due macchine sono costruite per compiti completamente diversi.

I funzionari dell'agenzia descrivono il Webb come un cecchino e il Roman come un geometra. Il Webb scruta la prima luce dell'universo per catturare dettagli minuti in un campo incredibilmente stretto. Il Roman lancerà una rete enorme, individuando i rari oggetti e le galassie primordiali che il Webb potrà poi esaminare da vicino.

Poiché copre così tanto cielo così rapidamente, il Roman genererà un volume immenso di dati. Jamie Dunn, project manager presso il Goddard Space Flight Center della NASA, osserva che il telescopio trasmetterà essenzialmente un film continuo in alta definizione dell'universo profondo.

Bloccare un bagliore da un miliardo a uno

Oltre a mappare l'energia oscura, il Roman è progettato per dare la caccia a mondi rocciosi di massa terrestre. Lo farà utilizzando il microlente gravitazionale, una stranezza della fisica in cui la gravità di una stella in primo piano agisce come una gigantesca lente d'ingrandimento per la luce di una stella molto più lontana.

Se un pianeta si trova a orbitare attorno a quella stella in primo piano, crea un minuscolo segnale caratteristico nella luce. Ciò consente agli astronomi di individuare pianeti che orbitano a distanze simili a quelle del nostro sistema solare, un enorme punto cieco negli attuali cataloghi di esopianeti.

Il telescopio trasporta anche un coronografo altamente sperimentale. Lo strumento è progettato per bloccare fisicamente il bagliore di una stella ospite di un fattore di un miliardo, esponendo l'incredibilmente debole luce riflessa dei giganti gassosi in orbita.

Se il coronografo funzionerà, servirà come prova di concetto vitale per il prossimo Habitable Worlds Observatory, una futura missione incaricata di trovare segni chimici di vita su esopianeti distanti.

Sconfiggere la maledizione delle missioni ammiraglie

Gli osservatori spaziali su larga scala sono notoriamente afflitti da decenni di ritardi e miliardi di dollari di superamento dei costi. Eppure, il Roman è attualmente sulla buona strada per rispettare la sua finestra di lancio in anticipo sui tempi.

Nicky Fox, a capo del Science Mission Directorate della NASA, attribuisce a un rigoroso approccio di progettazione basato sui costi e a finanziamenti costanti il merito di aver evitato i soliti incubi di sviluppo che affliggono le costruzioni di punta.

La missione deve il suo nome a Nancy Grace Roman, la prima responsabile dell'astronomia della NASA. Ampiamente conosciuta come la "Madre di Hubble", ha trascorso gli anni '60 e '70 a combattere per far decollare i primi grandi telescopi. Cinquant'anni dopo, un telescopio che porta il suo nome potrebbe finalmente capire di cosa è fatto davvero l'universo.

Fonti

• NASA Goddard Space Flight Center
• NASA Science Mission Directorate