La NASA porta il progetto di un telescopio nel lontano infrarosso verso la fase di progettazione

La NASA ha fatto avanzare la proposta Probe far-Infrared Mission for Astrophysics, o PRIMA, alla fase preliminare di progettazione e sviluppo tecnologico, avvicinando l’osservatorio spaziale alla possibile costruzione e al lancio.

Il sito di notizie della University of Toledo ha riferito che la missione potrebbe passare alla fase di realizzazione con un budget di progetto limitato a $1.2 miliardi, escluse le spese di lancio e altri costi esterni al progetto stesso. La NASA punta al 2033 per il lancio, anche se l’osservatorio dovrà prima superare le fasi successive dello sviluppo e ricevere la conferma di essere pronto per la costruzione.

L’astronomo della University of Toledo J.D. Smith è co-ricercatore della missione. Smith è professore di astronomia e dirige il Ritter Astrophysical Research Center dell’università. Ha inoltre contribuito a sviluppare la base scientifica di PRIMA nell’ambito di un team internazionale composto da circa 25 astronomi.

Una gamma mancante della luce cosmica

PRIMA sarebbe un telescopio da 5.9 piedi progettato per osservare le lunghezze d’onda del lontano infrarosso. Questa porzione dello spettro elettromagnetico si trova tra le gamme esaminate da molti osservatori radio e infrarossi, incluso il James Webb Space Telescope.

Le osservazioni nel lontano infrarosso possono rivelare materia e processi difficili da rilevare ad altre lunghezze d’onda. La missione intende studiare come hanno origine le atmosfere planetarie, come stelle e buchi neri si influenzano a vicenda e come le galassie accumulano polvere ed elementi pesanti nel corso della storia cosmica.

L’osservatorio esaminerebbe anche questioni legate all’origine dell’acqua sulla Terra. La responsabile scientifica della NASA, Nicky Fox, ha descritto PRIMA come un nuovo modo di esplorare l’universo nel corso del tempo, dalla formazione di pianeti e stelle alla crescita dei buchi neri.

La missione rappresenterebbe il primo progetto di una nuova categoria di iniziative di astrofisica individuate nel Decadal Survey 2020 delle National Academies of Sciences, Engineering and Medicine. Questa indagine contribuisce a stabilire le priorità dell’astronomia e della scienza spaziale statunitensi, rendendo l’avanzamento di PRIMA significativo al di là della missione stessa.

Sviluppo sulla base degli osservatori precedenti

La ricerca di Smith si concentra sulla materia interstellare e su ciò che può rivelare sullo sviluppo delle galassie. Ha partecipato alla pianificazione scientifica che la NASA ha richiesto e valutato prima che il progetto raggiungesse la fase attuale.

Il suo ruolo nel team internazionale comprendeva la co-direzione di un programma incentrato sulla comparsa degli elementi pesanti, comprese nanoparticelle di azoto, ossigeno e carbonio. Il gruppo ha iniziato il proprio lavoro nel 2022. A maggio, i suoi membri e altri partecipanti hanno trascorso una settimana intensa presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA, presentando gli obiettivi scientifici della missione e valutando se la tecnologia proposta potesse sostenerli. Si prevede che il laboratorio gestisca PRIMA per conto della NASA.

Il progetto si basa sull’esperienza del Herschel Space Observatory e del Spitzer Space Telescope, due osservatori precedenti che hanno fornito osservazioni nel lontano infrarosso o correlate dallo spazio. Herschel e Spitzer non sono più operativi, essendo stati ritirati rispettivamente nel 2013 e nel 2020. Smith ha lavorato su entrambi all’inizio della sua carriera.

Osservare la gamma del lontano infrarosso presenta difficoltà tecniche, in particolare quando gli scienziati cercano di studiare oggetti appartenenti alle epoche più antiche dell’universo. Secondo quanto riportato dalla University of Toledo, i progressi tecnologici compiuti dopo le missioni precedenti potrebbero permettere a PRIMA di esaminare questo territorio con capacità maggiori.

Opportunità per una partecipazione più ampia

PRIMA non sarebbe riservato ai ricercatori che hanno contribuito a proporlo. La maggior parte dei cinque anni previsti per la missione sarebbe accessibile attraverso un programma per osservatori generali. Gli astronomi presenterebbero proposte per ottenere tempo di osservazione, e le selezioni avverrebbero attraverso un processo competitivo simile a quello utilizzato per il James Webb Space Telescope.

Questa struttura potrebbe consentire ai ricercatori senza un ruolo formale nella missione di accedere ai suoi strumenti e ai suoi dati. Potrebbe inoltre creare opportunità per studenti e docenti della University of Toledo, dove gli astronomi hanno già ottenuto un numero significativo di programmi di osservazione con Webb.

Da quando Webb ha iniziato a operare alla fine del 2021, cinque docenti della University of Toledo e tre studenti laureati hanno guidato 12 programmi di osservazione sul telescopio infrarosso. Smith si aspetta che PRIMA offra un’ulteriore via per la ricerca sull’evoluzione delle galassie, un ambito rappresentato tra gli astronomi dell’università.

Per ora, il progetto rimane sul percorso verso una decisione sulla realizzazione, piuttosto che essere una missione spaziale confermata. Se supererà quella decisione e resterà entro il budget e il calendario proposti, PRIMA potrebbe offrire agli scienziati una nuova prospettiva sulla polvere, sugli elementi e sui processi fisici che hanno plasmato pianeti, stelle e galassie.