Il Nancy Grace Roman Space Telescope della NASA abbinerà le osservazioni spaziali a un ampio campo visivo per svelare il cosmo dinamico in modi che non sono mai stati possibili prima.
“Roman lavorerà in tandem con gli osservatori della NASA come il telescopio spaziale James Webb e l’Osservatorio a raggi X Chandra, che sono progettati per ingrandire rari oggetti transitori una volta identificati, ma raramente, se non mai, scoprirli”, ha affermato Julie. McEnery, scienziato di progetto senior di Roman presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland.“Il campo visivo molto più ampio di Roman rivelerà molti di questi oggetti precedentemente sconosciuti. E poiché non abbiamo mai avuto un osservatorio come questo che scansiona il cosmo prima d’ora, potremmo persino trovare classi di oggetti ed eventi completamente nuove”.
L’High Latitude Time-Domain Survey della missione è ben progettato per scoprire un particolare tipo di stella in esplosione che gli astronomi possono utilizzare per tracciare l’evoluzione dell’universo e sondare le possibili spiegazioni per la sua espansione accelerata. E poiché questa indagine osserverà ripetutamente la stessa ampia visione dello spazio, gli scienziati vedranno anche eventi sporadici come la collisione di cadaveri stellari e le stelle che vengono trascinate nei buchi neri.
L’indagine guarderà oltre la nostra galassia per osservare la stessa porzione di cielo circa ogni cinque giorni per due anni. Unendo insieme queste osservazioni come un’animazione in stop-motion si creeranno filmati che riveleranno una ricchezza di eventi transitori.
Ritirarsi delle scintille stellari
Gli astronomi cercheranno tra tutti questi dati un tipo speciale di stella in esplosione chiamata supernovae di tipo Ia . Questi fenomeni hanno origine da alcuni sistemi stellari binari che contengono almeno una nana bianca, il piccolo e caldo nucleo residuo di una stella simile al Sole. In alcuni casi, il nano può sottrarre materiale al suo compagno. Ciò innesca una reazione nucleare incontrollata che alla fine fa esplodere il ladro. Gli astronomi hanno anche trovato prove a sostegno di un altro scenario, che coinvolge due nane bianche che si muovono a spirale l’una verso l’altra fino a fondersi. Se la loro massa combinata è abbastanza elevata, anche loro potrebbero produrre una supernova di tipo Ia.
Poiché ciascuna di queste esplosioni raggiunge il picco con una luminosità intrinseca simile e nota, gli astronomi possono usarle per determinare quanto sono lontane semplicemente misurando quanto appaiono luminose. Gli astronomi useranno Roman per studiare lo spettro della luce di queste supernovae per scoprire quanto rapidamente sembrano allontanarsi da noi a causa dell’espansione dello spazio.
Confrontando la velocità con cui si allontanano le supernove di tipo Ia a diverse distanze, gli scienziati tracceranno l’espansione cosmica nel tempo. Questo ci aiuterà a capire se e come l’energia oscura – la pressione inspiegabile che si ritiene stia accelerando l’espansione dell’universo – è cambiata nel tempo. L’uso di queste e altre misurazioni romane dovrebbe anche aiutare a chiarire le misurazioni non corrispondenti della costante di Hubble , che è l’attuale tasso di espansione dell’universo.
“Roman dipingerà un quadro più vivido del passato e del presente del nostro universo, dandoci nuovi indizi sul suo possibile destino“, ha affermato Rebekah Hounsell, ricercatrice presso l’Università del Maryland, Contea di Baltimora e Goddard, che sta esplorando modi per ottimizzare l’universo di Roman. Indagine nel dominio del tempo ad alta latitudine. “Le sue scoperte potrebbero rimodellare la nostra comprensione del cosmo”.
Meraviglie cosmiche fugaci
Grazie al modo in cui questa indagine osserverà il cosmo, individuerà anche altri fenomeni rari. Attraverso Roman, assisteremo alla nascita di nuovi buchi neri che si formano quando le stelle di neutroni – i nuclei di stelle esplose che non erano abbastanza massicce da collassare per formare buchi neri da sole – si fondono. Questi eventi titanici creano increspature nel tessuto dello spazio-tempo e brillanti esplosioni di kilonova .
Si prevede inoltre che la missione rivelerà diverse dozzine di eventi di perturbazione mareale , che si verificano quando una stella che si avventura troppo vicino a un buco nero viene distrutta dall’estrema gravità del buco nero. Le schegge stellari generano un’enorme quantità di luce mentre sfrecciano verso il buco nero. Roman raccoglierà questi bagliori di energia per scoprire come i buchi neri influenzano l’ambiente circostante.
L’indagine consentirà inoltre agli astronomi di esplorare oggetti variabili, come le galassie attive i cui nuclei ospitano ciascuno un quasar estremamente luminoso. Un quasar è un faro brillante di luce intensa alimentato da un buco nero supermassiccio. Il buco nero si nutre voracemente della materia in caduta che libera un torrente di radiazioni. Lo sguardo fermo di Roman aiuterà gli astronomi a studiare come e perché queste esplosioni fluttuano in luminosità.
E trovando centinaia di quasar deboli e lontani, Roman consentirà anche agli scienziati di sondare il periodo di reionizzazione. Durante questa epoca cosmica, gli scienziati pensano che l’intensa luce ultravioletta dei quasar abbia strappato gli elettroni dagli atomi e li abbia trasformati in ioni. Questa transizione ha inaugurato “l’alba cosmica”, poiché l’universo è passato dall’essere per lo più opaco a trasparente, consentendo alla luce visibile e ultravioletta di viaggiare liberamente.
“Questa indagine romana fornirà agli astronomi un tesoro di dati da analizzare, consentendo un’esplorazione cosmica più aperta di quanto sia normalmente possibile”, ha affermato McEnery. “Potremmo scoprire per caso cose completamente nuove che non sappiamo ancora cercare.”
Il telescopio spaziale romano Nancy Grace è gestito presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, con la partecipazione del Jet Propulsion Laboratory e del Caltech/IPAC della California meridionale, dello Space Telescope Science Institute di Baltimora e di un team scientifico composto da scienziati provenienti da varie istituti di ricerca. I principali partner industriali sono Ball Aerospace and Technologies Corporation a Boulder, Colorado; L3Harris Technologies a Melbourne, Florida; e Teledyne Scientific & Imaging a Thousand Oaks, California.
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