Scritto: Martedì, 20 Aprile 2021 07:15 Ultima modifica: Martedì, 20 Aprile 2021 07:25

Le aspettative del Roman Space Telescope


Il telescopio spaziale della NASA sarà lanciato nel 2025 e fornirà una finestra senza precedenti sull'universo a infrarossi.

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Le aspettative del Roman Space Telescope Crediti: NASA's Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab​

Chiamato prima WFIRST (Wide Field InfraRed Space Telescope) (Wide Field InfraRed Space Telescope) e poi Nancy Grace Roman, in onore della "la mamma di Hubble", potrà trovare fino a 100.000 nuovi esopianeti e rilevare piccoli buchi neri solitari. Questi oggetti, noti come buchi neri di massa stellare. si formano quando una stella con più di 20 masse solari esaurisce il combustibile nel nucleo e collassa sotto il suo stesso peso.

 

Alla ricerca di nuovi mondi

Il Roman Space Telescope cercherà gli esopianeti in due modi. Prima di tutto utilizzerà il metodo del transito (come TESS e Kepler) per registrare i cali di luminosità di una stella quando un pianeta ci passa davanti. Ma lo farà con strumenti molto più sensibili di qualsiasi altro satellite lanciato finora. Gli esopianeti trovati da TESS si trovano generalmente a circa 150 anni luce da noi, mentre Kepler si era concentrato su un percorso specifico nel cielo  scrutando fino a circa 2.000 anni luce. Roman, invece, sarà abbastanza sensibile da rilevare pianeti candidati fino a 26.000 anni luce di distanza, raggiungendo quasi tutto il centro della galassia. Per arrivare così lontano, utilizzerà la tecnica del microlensing.

Il microlensing, previsto dalla teoria della relatività generale, si verifica quando una stella in primo piano "passa vicino" ad una stella più distante sullo sfondo, secondo la nostra visuale, creando un effetto lente. Roman sarà in grado di rilevare lievi cambiamenti in entrambe le stelle del sistema e potrà rilevare i transiti all'opposto della stella che sta facendo la lente.

I segnali di microlensing sono così rari che gli astronomi devono monitorare centinaia di milioni di stelle per lunghi periodi per catturarli. Ma grazie a questo metodo, alla posizione di Roman (una "quasi-halo" attorno al punto di Lagrange L2) e all'ampio campo visivo potremmo scoprire anche buchi neri solitari.

 

Alla ricerca dei buchi neri di massa stellare 

I buchi neri hanno una gravità così potente che nemmeno la luce può sfuggire. A parte le recenti straordinarie osservazioni che hanno guardato fin dove possibile, questi oggetti massicci rimangono invisibili ai nostri occhi e possiamo scovarli solo indirettamente, vedendo come influenzano l'ambiente circostante. Quelli supermassicci si trovano al centro delle galassie ma gli astronomi ritengono che la stragrande maggioranza dei buchi neri più piccoli, quelli di massa stellare, non abbiano nulla intorno che ci possa far intuire la loro presenza. Roman troverà pianeti in tutta la nostra galassia osservando come la loro gravità distorce la luce stellare distante e poiché i buchi neri di massa stellare producono gli stessi effetti, la missione dovrebbe essere in grado di vederli, spiega la NASA nell'ultimo comunicato.

Questa animazione illustra il concetto di microlensing gravitazionale con un buco nero. Quando il buco nero sembra passare quasi davanti a una stella sullo sfondo, i raggi di luce della stella si piegano mentre viaggiano attraverso lo spazio-tempo deformato attorno al buco nero.  Diventa una lente d'ingrandimento virtuale, amplificando la luminosità della stella lontana sullo sfondo. A differenza di quando l'oggetto lente è una stella o un pianeta meno massiccio, i buchi neri deformano lo spazio-tempo così tanto da alterare notevolmente la posizione apparente della stella lontana nel cielo.
Crediti: Goddard Space Flight Center / Conceptual Image Lab della NASA

 

 "Finora gli astronomi hanno identificato circa 20 buchi neri di massa stellare nella Via Lattea ma tutti hanno un compagno che possiamo vedere", ha detto Kailash Sahu, astronomo dello Space Telescope Science Institute di Baltimora. “Molti scienziati, me compreso, hanno passato anni cercando di trovare i buchi neri da soli usando altri telescopi. È emozionante che con Roman sarà finalmente possibile ".

 

Come si formano i buchi neri di massa stellare

Le stelle non splendono per sempre. Ognuna nasce con una scorta limitata di carburante. Trascorrono la maggior parte della loro vita trasformando l'idrogeno nei loro nuclei in elio, creando un'enorme quantità di enrgia. Questo processo è noto come fusione nucleare, un'esplosione controllata, un tiro alla fune finemente bilanciato tra pressione esterna e gravità, che l'uomo sta cercando da tempo di riprodurre sulla Terra. Ma quando il carburante di una stella si esaurisce e la fusione rallenta, la gravità prende il sopravvento e il nucleo della stella si contrae. Questa pressione interna riscalda il nucleo e avvia un nuovo ciclo di fusione, che produce così tanta energia che gli strati esterni della stella si espandono. La stella si gonfia, la sua superficie si raffredda e diventa una gigante rossa o una supergigante.

Insomma, le sorti di una stella dipendono dalla sua massa iniziale. Quando una stella simile al Sole esaurisce il carburante, alla fine espelle gli strati esterni e rimane solo un piccolo nucleo caldo chiamato nana bianca. Questa svanirà nel tempo, come le braci morenti di un fuoco scoppiettante. Il nostro Sole ha circa cinque miliardi di anni di carburante rimanenti. Le stelle più massicce si surriscaldano, quindi consumano più velocemente le proppire scorte. Oltre otto volte la massa del Sole, la maggior parte delle stelle è destinata a morire in esplosioni catastrofiche chiamate supernove prima di diventare buchi neri. Alle masse più elevate, le stelle possono collassare direttamente in buchi neri. Questa è stata la sorte di milioni di stelle che ora si nascondono alla nostra vista nella galassia.

Gli astronomi ritengono che dovrebbero esserci circa 100 milioni di buchi neri di massa stellare nella Via Lattea che non riusciamo a vedere.
"Roman rivoluzionerà la nostra ricerca di buchi neri perché ci aiuterà a trovarli anche quando non c'è niente nelle vicinanze", ha detto Sahu. "La galassia dovrebbe essere disseminata di questi oggetti".

"I buchi neri di massa stellare che abbiamo scoperto nei sistemi binari hanno proprietà strane rispetto a quello che ci aspettiamo", ha ancora commentato Sahu. "Sono tutti circa 10 volte più massicci del Sole ma pensiamo che dovrebbero coprire una gamma molto più ampia tra le tre e le 80 masse solari. Conducendo un censimento di questi oggetti, Roman ci aiuterà a capire di più sugli spasmi delle stelle morenti".

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Elisabetta Bonora

Nella vita lavorativa mi occupo di web, marketing e comunicazione, digital marketing. Nel tempo libero sono un'incontenibile space enthusiast e mamma di Sofia Vega.
Mi occupo di divulgazione scientifica, attraverso questo web, collaborazioni con riviste del settore e l'image processing delle foto provenienti dalle missioni robotiche. Appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro. Nel 2019 è uscito il mio primo libro "Con la Cassini-Huygens nel sistema di Saturno".
Amo le missioni robotiche inviate nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

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