Il nuovo telescopio della NASA fa in un anno ciò che ad Hubble richiese due millenni

Se volessi mappare l'intero cielo usando il telescopio spaziale Hubble, dovresti prepararti a una lunga attesa: circa 2.000 anni, per l'esattezza. Sono due millenni di clic, trascinamenti e assemblaggi di immagini. Quando avresti finito, le stelle si sarebbero spostate, gli imperi sarebbero caduti e il tuo hard disk sarebbe probabilmente diventato un mucchio di polvere preistorica. Il telescopio spaziale Nancy Grace Roman della NASA, attualmente custodito in una camera bianca presso il Goddard Space Flight Center, sta per trasformare quella maratona di duemila anni in uno sprint di dodici mesi.

L'amministratore della NASA Jared Isaacman ha recentemente confermato che l'osservatorio non solo è completo, ma è attualmente in anticipo di otto mesi sulla tabella di marcia e, miracolosamente, al di sotto del budget previsto. Nel mondo dell'ingegneria aerospaziale ad alto rischio, dove i ritardi si misurano in decenni e gli sforamenti in miliardi, il Roman è l'eccezione assoluta. Si tratta di una macchina straordinaria, costruita e integrata in soli sei anni, pronta a salire a bordo di un razzo SpaceX Falcon Heavy per un lancio previsto all'inizio di settembre dal Kennedy Space Center.

Il telescopio prende il nome da Nancy Grace Roman, la donna spesso definita la "Madre di Hubble". È un tributo appropriato. Mentre il suo predecessore ci ha regalato i nostri primi occhi nitidi sull'universo, questa nuova missione è progettata per risolvere i misteri che quegli occhi hanno svelato: principalmente, perché l'universo si stia espandendo a una velocità accelerata e dove si nasconda tutta la materia mancante.

Mezzo milione di TV 4K per una singola fotografia

Per comprendere la scala dei dati che il Roman produrrà, bisogna smettere di pensare in termini di gigabyte e iniziare a pensare in termini di infrastrutture. La Dott.ssa Julie McEnery, scienziata senior del progetto per la missione, lo spiega in un modo che mette a dura prova la mente: se volessi visualizzare una sola immagine dell'indagine principale del Roman alla massima risoluzione, avresti bisogno di oltre 500.000 televisori 4K. Non 500. Non 5.000. Mezzo milione.

Questa è l'era dei "big data" dell'astronomia che arriva concretamente. Laddove Hubble ha raccolto 172 terabyte di dati nei suoi primi tre decenni, si prevede che il Roman trasmetterà 1,4 terabyte di dati scientifici ogni singolo giorno. È un flusso incessante di informazioni che richiederà modi di elaborazione completamente nuovi. Non cerchiamo più solo una galassia interessante; ne stiamo osservando miliardi simultaneamente per vedere come si aggregano, si muovono ed evolvono nel corso degli eoni.

Questo approccio grandangolare è l'unico modo per affrontare l'enigma dell'energia oscura. L'energia oscura è quel "qualcosa" invisibile che costituisce circa il 68% dell'universo e che spinge ogni cosa lontano da tutto il resto. Non puoi vederla direttamente, ma puoi osservarne gli effetti se guardi un numero sufficiente di galassie su un'area abbastanza ampia. Il Roman agirà come un censore cosmico, mappando le posizioni e le distanze di centinaia di milioni di galassie per vedere esattamente come l'energia oscura stia vincendo il tiro alla fune contro la gravità fin dal Big Bang.

Mentre una metà del telescopio è ossessionata dalle più grandi strutture esistenti, l'altra metà cerca qualcosa di molto più piccolo: i pianeti. Abbiamo già confermato circa 6.000 esopianeti, principalmente osservando il leggero calo di luminosità mentre passano davanti alle loro stelle. Si prevede che il Roman ne troverà decine di migliaia in più, ma lo farà con uno strumento che sembra pura fantascienza.

Il coronografo del Roman è essenzialmente un paio di occhiali da sole ad alta tecnologia per il telescopio. Il suo compito è bloccare l'abbagliante bagliore di una stella lontana in modo che la luce, molto, molto più debole, riflessa da un pianeta vicino possa essere vista. Per dare un'idea della difficoltà, è come cercare di vedere una lucciola che vola accanto a un faro da diverse miglia di distanza. Se non blocchi il faro, non hai alcuna possibilità di vedere l'insetto.

Questo strumento è il più avanzato del suo genere mai mandato nello spazio. È dotato di un sistema di "ottica attiva": specchi che possono effettivamente cambiare leggermente la loro forma mentre sono in orbita per mantenere una precisione perfetta. Non si tratta solo di trovare un altro gigante gassoso; è una prova di concetto per il futuro Habitable Worlds Observatory. L'obiettivo è, alla fine, trovare un'altra Terra, e il Roman è la missione esplorativa che dimostra come abbiamo la tecnologia per osservarne una direttamente.

La capacità del telescopio di trovare questi mondi attraverso il microlensing (utilizzando la gravità di una stella per ingrandire la luce di un'altra) ci permetterà di individuare pianeti più distanti dalle loro stelle di quanto sia mai stato possibile prima. Colmerà le lacune delle nostre attuali mappe planetarie, mostrandoci i pianeti "freddi" che altri telescopi semplicemente non riescono a vedere. Stiamo passando dal sapere che esistono pianeti al comprendere la reale diversità dei sistemi solari in tutta la Via Lattea.

L'unicorno della spesa pubblica

Forse la parte più scioccante della storia del Roman non è la fisica, ma la burocrazia. I progetti della NASA sono tristemente noti per essere costantemente a "dieci anni e dieci miliardi di dollari" dal completamento. Il telescopio spaziale James Webb è diventato l'esempio emblematico di tutto ciò, venendo lanciato con anni di ritardo e miliardi di dollari oltre il budget. Il Roman ha ribaltato il copione.

Completare una missione di punta con otto mesi di anticipo e al di sotto del budget suggerisce un esempio magistrale di gestione del progetto e disciplina ingegneristica. Il team del Goddard e i loro partner industriali sono riusciti a integrare il massiccio Wide Field Instrument e il coronografo in tempi record. Questa efficienza è il motivo per cui il telescopio è già in fase di preparazione per la spedizione in Florida, dove incontrerà il suo vettore Falcon Heavy.

La scelta del Falcon Heavy è significativa. È uno dei razzi più potenti al mondo, e ha bisogno di tutta quella potenza per inviare il Roman alla sua destinazione: il secondo punto di Lagrange (L2). Si tratta di un punto stabile nello spazio a circa un milione di miglia dalla Terra, dove il telescopio può rimanere in una posizione fissa rispetto al Sole e alla Terra, tenendo le spalle rivolte a noi mentre scruta nell'oscurità profonda.

Una volta arrivato e iniziata la sua missione primaria di cinque anni, il Roman non lavorerà da solo. È progettato per lavorare in una sorta di collaborazione cosmica con Hubble e Webb. Mentre Webb si concentra sui dettagli minuscoli e ad alta risoluzione di oggetti specifici, il Roman fornirà il contesto. Troverà gli obiettivi interessanti nelle sue massive indagini, e poi Webb potrà zoomare per uno sguardo più ravvicinato. Insieme, formano un trittico di potenza osservativa che ci darà l'immagine più completa dell'universo che abbiamo mai avuto.

Tracciare il meteo del cosmo profondo

Quando parliamo di meteo spaziale, solitamente ci riferiamo ai brillamenti solari e alle fasce di radiazione attorno alla Terra. Ma sulla scala in cui opera il Roman, il "meteo" si riferisce ai grandi movimenti di gas, polvere e stelle attraverso la galassia. Il Roman monitorerà decine di miliardi di stelle e migliaia di supernove, mappando efficacemente il clima della Via Lattea e dei suoi vicini.

La velocità con cui opera il Roman significa che possiamo vedere le cose cambiare. L'astronomia è spesso vista come una scienza lenta, dove gli eventi richiedono milioni di anni per verificarsi. Ma con la velocità 1.000 volte superiore del Roman, possiamo cogliere gli eventi transitori (le cose che accadono improvvisamente) in modo più efficace che mai. È la differenza tra scattare una foto statica di una folla e filmarla in video ad alta definizione. Si vedono il movimento, il flusso e le collisioni inaspettate.

Mentre ci avviciniamo alla data di lancio di settembre, la tensione sale. Milioni di ore di lavoro stanno per essere distillate in pochi minuti di spinta del razzo. Se il Roman si comporterà come previsto, il prossimo decennio di astronomia non riguarderà solo l'osservazione più profonda del passato: riguarderà l'osservazione dell'universo a una scala e a una velocità che faranno sembrare il lavoro di Hubble al rallentatore. Stiamo per vedere più universo in un anno di quanto i nostri antenati abbiano visto negli ultimi duemila.