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Il telescopio Nancy Grace Roman è pronto a lasciare la Terra il 30 agosto dal Kennedy Space Center della NASA in Florida, e le ambizioni della missione sono tutt’altro che modeste: individuare fino a 200.000 nuovi pianeti e, soprattutto, provare a capire di cosa sia fatta quella sostanza invisibile che tiene insieme il cosmo. Parliamo della materia oscura, circa 85% di tutta la materia esistente, percepibile solo attraverso l’effetto gravitazionale che esercita sugli oggetti che invece riusciamo a vedere. Galassie intere avvolte in enormi sferoidi che si ramificano e si intrecciano, formando l’impalcatura dell’universo.
Il punto è che di questa architettura grandiosa si sa ancora pochissimo. E c’è dell’altro: una forza che gli scienziati chiamano energia oscura continua a spingere l’universo verso un’espansione sempre più rapida. Il nuovo osservatorio, battezzato con il nome della prima astronoma capo della NASA, unisce la risoluzione del Hubble a un campo visivo circa 100 volte più ampio. Una combinazione che promette un modo diverso di guardare il cielo.
“Per sua natura, un osservatorio come Roman è una macchina per le scoperte. Troveremo cose rare, insolite, nuove e sorprendenti”, spiega Julie McEnery, scienziata principale del progetto per la NASA.
Telescopio Roman: 5 anni per mappare l’universo
Durante la missione principale, che durerà cinque anni, il telescopio traccerà vaste porzioni di spazio misurando le sottili distorsioni della luce provocate dalla gravità. È così che si studia il modo in cui l’energia oscura guida l’evoluzione cosmica. “Non stiamo misurando le proprietà di qualcosa nell’universo. Stiamo capendo come funziona in modo fondamentale lo spazio in cui viviamo”, osserva McEnery.
Sul fronte dei mondi lontani, il salto è notevole. Gli esopianeti confermati finora sono circa 6.300, mentre Roman potrebbe arrivare a 200.000. La maggior parte verrà scovata osservando i transiti, cioè quando un pianeta passa davanti alla sua stella e ne oscura una parte della luce. Altri mille circa, invece, emergeranno grazie alla sensibilità dello strumento agli effetti gravitazionali che i pianeti esercitano sulla luce stellare.
Roman lavorerà in coppia con il James Webb. Entrambi osservano soprattutto nell’infrarosso ed entrambi orbiteranno attorno al Punto di Lagrange 2, a quasi un milione e mezzo di chilometri dalla Terra, dove è più facile schermare la luce di Sole, Terra e Luna. La differenza sta nell’approccio. “Il James Webb è ottimizzato per osservare l’universo, ma solo una piccola porzione di cielo. Roman invece può osservare una grande area di cielo alla volta”, chiarisce l’astrofisica Rachel Mandelbaum della Carnegie Mellon University.
Il trucco della microlente gravitazionale
Per stanare i pianeti più sfuggenti entra in gioco la microlente gravitazionale. Quando due stelle si allineano, la luce di quella sullo sfondo viene deformata e amplificata dalla gravità di quella in primo piano. Se attorno a quest’ultima ruota un pianeta, il suo contributo gravitazionale amplifica ulteriormente il segnale.
“Questo metodo permette di individuare pianeti che si trovano più lontani dalle loro stelle rispetto ad altre tecniche. Non serve che il pianeta completi un’orbita intera per rilevarlo”, racconta Matthew Penny, ricercatore della Louisiana State University. La sensibilità è tale da poter scovare corpi con massa inferiore a quella di Mercurio, compresi i pianeti erranti che vagano nel vuoto senza una stella.
Secondo Penny, capire cosa succede nelle regioni esterne dei sistemi planetari è un tassello mancante importante. La presenza di pianeti grandi lontani da una stella potrebbe favorire la formazione di mondi più piccoli vicino alla zona abitabile. “Senza un censimento completo dell’intera gamma di pianeti possibili, non sappiamo davvero quanto siano comuni pianeti come la Terra”.
Tre anomalie da chiarire
Lo sguardo di Roman si poserà anche su oltre un miliardo di galassie, con un’attenzione particolare a quelle esistite tra 2 e 6 miliardi di anni dopo il Big Bang. Usando la tecnica della lente gravitazionale debole, l’osservatorio mapperà la distribuzione della materia oscura con una precisione mai raggiunta.
Restano poi tre anomalie che scomodano il modello cosmologico standard. L’universo si espande più in fretta di quanto previsto, la materia risulta distribuita in modo più uniforme del previsto e i dati recenti dello strumento DESI in Arizona suggeriscono che l’energia oscura si stia indebolendo nel tempo. “È piuttosto intrigante, perché ci sono indizi che qualcosa non torni affatto”, commenta McEnery. Roman dovrebbe catturare decine di migliaia di esplosioni di supernova, molte più di quante ne siano state osservate finora, utili proprio per misurare con maggiore accuratezza il ritmo di espansione dell’universo.
