Il telescopio Roman seguirà l’universo in trasformazione

Il Nancy Grace Roman Space Telescope della NASA è progettato per mostrare l’universo in movimento. Fotografando ripetutamente le stesse regioni, consentirà agli astronomi di studiare cambiamenti che si sviluppano nell’arco di ore, anni e periodi ancora più lunghi, dalle stelle che esplodono all’attività di stelle vicine e poco luminose.

Il telescopio prende il nome da Nancy Grace Roman, la prima responsabile dell’astronomia della NASA e la prima donna a ricoprire un incarico dirigenziale nell’agenzia. Secondo Evening Report, il principale vantaggio di Roman deriverà dalla combinazione di tre capacità che di solito è difficile ottenere contemporaneamente: immagini dettagliate, un campo visivo molto ampio e un monitoraggio regolare.

Questa combinazione potrebbe trasformare le osservazioni del cielo in qualcosa di più simile a una registrazione basata sul tempo che a una raccolta di immagini isolate. I cambiamenti nella luminosità e nella posizione possono rivelare i processi fisici in atto nel cosmo.

Una visuale ampia e dettagliata

Roman viene spesso paragonato al telescopio spaziale Hubble. I due osservatori hanno specchi delle stesse dimensioni ed entrambi lavorano con la luce visibile e infrarossa. Roman, tuttavia, può osservare un’area di cielo fino a 200 volte più grande.

Una visuale più ampia comporta generalmente una perdita di dettaglio. Kepler e il Transiting Exoplanet Survey Satellite, o TESS, hanno esaminato enormi quantità di stelle, ma la loro minore risoluzione spaziale può far sì che oggetti vicini si fondano in un’unica sorgente apparente. Il James Webb Space Telescope fornisce immagini più nitide, ma il suo campo visivo più piccolo gli impedisce di seguire efficacemente milioni di oggetti contemporaneamente.

Roman è destinato a collocarsi tra questi due approcci. La sua risoluzione dovrebbe consentire agli astronomi di distinguere le singole stelle nelle regioni affollate, mentre la sua ampia area di osservazione permetterà al telescopio di esaminare molti obiettivi in una sola osservazione. Tornare sugli stessi campi aggiungerà la terza dimensione: il tempo.

I diversi tipi di oggetti cambiano a velocità differenti. Un fenomeno che dura solo poche ore può indicare un evento diverso da uno che si sviluppa nell’arco di anni. Misurare questi cambiamenti nella luce dovrebbe aiutare i ricercatori a capire che cosa sta accadendo senza fare affidamento su una singola istantanea.

Alla ricerca nel centro affollato della galassia

Due importanti campagne osservative utilizzeranno la strategia di osservazione basata sul tempo di Roman in diverse parti del cielo. La High-Latitude Time-Domain Survey cercherà eventi lontani come le supernove. La Galactic Bulge Time-Domain Survey si concentrerà sulla densa regione centrale della Via Lattea.

Dalla Terra, il rigonfiamento galattico appare come una fascia pallida e sfocata perché enormi quantità di stelle, insieme a gas e polveri, si trovano lungo la linea di vista. La risoluzione di Roman e le sue osservazioni nell’infrarosso aiuteranno a distinguere singolarmente quelle stelle, creando uno sfondo per le ricerche che dipendono da brevi variazioni di luminosità.

Una di queste tecniche è il microlensing. Quando un oggetto in primo piano passa tra una stella lontana e il telescopio, la sua gravità può incurvare e amplificare la luce della stella. L’oggetto interposto può essere una stella, un pianeta delle dimensioni approssimative di Marte o un buco nero con una massa centinaia di volte superiore a quella del Sole.

Roman cercherà anche i transiti, che si verificano quando un pianeta attraversa il disco della propria stella provocando una piccola diminuzione della luce stellare. Poiché il rigonfiamento galattico contiene così tante stelle, gli astronomi si aspettano che la campagna individui circa 100.000 pianeti in transito.

Seguire le stelle piccole e attive

Le osservazioni ripetute riveleranno anche come ruotano le stelle e come cambiano le caratteristiche sulle loro superfici. Questo è particolarmente prezioso per le stelle più piccole e più fredde, la cui luce debole e rossastra le rende difficili da studiare in gran numero.

Le stelle più fredde di circa 2.500 gradi Celsius dovrebbero avere sia macchie magnetiche sia nubi sulle loro superfici. Mentre una stella ruota, queste caratteristiche entrano ed escono dal campo visivo, producendo variazioni che possono essere utilizzate per calcolare il suo periodo di rotazione.

Il confronto tra questi periodi in molte stelle potrebbe mostrare come si sviluppa l’attività stellare su scale temporali lunghe. Potrebbe inoltre fornire indizi sugli ambienti che circondano i pianeti in orbita attorno a queste stelle.

Negli ultimi otto anni TESS ha esaminato quasi tutto il cielo e ha misurato i periodi di rotazione di centinaia di queste stelle molto piccole. Tuttavia, le sue osservazioni nella luce visibile fanno apparire le stelle relativamente poco luminose, mentre la sua minore risoluzione crea problemi nei campi densamente popolati.

La combinazione di sensibilità nel vicino infrarosso, immagini dettagliate e ampia copertura di Roman dovrebbe ampliare notevolmente quel campione. Una raccolta più ampia di stelle, provenienti da una gamma più vasta di ambienti, potrebbe aiutare gli astronomi a capire come varia il comportamento stellare e che cosa questo significhi per i mondi che orbitano attorno a esse.

Dalle supernove lontane ai pianeti e alle stelle compatte vicine al centro della Via Lattea, Roman esaminerà un cielo che cambia molto più di quanto suggerisca la vista a occhio nudo.