.
livello elementare.
ARGOMENTO: ASTRONOMIA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: telescopi spaziali
Guardando in mezzo al mare la distesa di stelle della via lattea che attraversa il cielo notturno non possiamo non restare non affascinati da questa bellezza senza tempo.
Se avessimo a disposizione un potente telescopio potremmo osservare ammassi di galassie risplendere nell’oscurità in un arazzo senza fine delle dimensioni dell’universo osservabile. Se potessimo allargare il campo di visione potremmo scoprire che la struttura su larga scala dell’universo è simile ad una rete, con filamenti che si estendono per centinaia di milioni di anni luce e le galassie si trovano principalmente nelle loro intersezioni, separate da vasti “vuoti cosmici”.
Una visione statica di come era l’universo miliardi di anni fa
Immaginiamoci ora di potere riavvolgere come in un nastro di un vecchio video registratore di quell’evoluzione straordinaria. Andando indietro potremmo ritrovarci in un mare di plasma, un gas ionizzato, costituito da un insieme di elettroni e ioni globalmente neutro (la cui carica elettrica totale è nulla). Sebbene questo stato fisico (considerato come il quarto stato della materia, distinto dal solido, liquido e aeriforme) sia raro sulla Terra, costituisce più del 99% della materia conosciuta come le stelle (incluso naturalmente il nostro Sole) e le nebulose.
Questo mare di plasma ionizzato apparirebbe quasi completamente uniforme, con dei “grumi“ leggermente più densi dell’ambiente circostante che avevano un’attrazione gravitazionale leggermente maggiore. Furono loro nel corso di milioni di anni, ad attrarre sempre più materiale ed a formare le stelle, attratte gravitazionalmente verso quella ancora misteriosa materia oscura che forma la spina dorsale invisibile dell’universo. Si formarono quindi le galassie che continuarono ad evolversi con i loro sistemi planetari. Un bel viaggio indietro nel tempo che potremmo forse fare in un prossimo futuro.
In questa visione simulata del cosmo profondo, ogni punto rappresenta una galassia. Tre quadratini pieni di punti bluastri emergono da uno schermo nero. Il nero viene quindi riempito anche di punti bluastri, quindi la cornice si ingrandisce per vedere un’area più ampia dei punti. In questa visione simulata del cosmo profondo, ogni punto rappresenta una galassia. I tre quadratini mostrano il campo visivo di Hubble e ciascuno rivela una diversa regione dell’universo sintetico. Il telescopio spaziale Nancy Grace Roman sarà in grado di esaminare rapidamente un’area grande quanto l’intera immagine ingrandita, cosa che ci darà un’idea delle strutture più grandi dell’universo. Crediti: Goddard Space Flight Center della NASA e A. Yung
Abbiamo spesso parlato dei telescopi spaziali Hubble e James Webb, eccezionali strumenti per lo studio di oggetti astronomici dello spazio profondo che ci hanno e ci stanno regalando immagini incredibili di come era lo spazio milioni di anni luce orsono. Per risolvere i misteri cosmici su scale più grandi, è stato progettato un nuovo telescopio spaziale, il Nancy Grace Roman, che quando lanciato nello spazio sarà in grado di fornire una visione molto più ampia dell’universo. Il nuovo telescopio spaziale potrà fornire nuove risposte alle non risolte domande sull’energia oscura. Ad esempio, se l’accelerazione cosmica sia causata da una componente energetica ancora sconosciuta, e se la sua densità sia costante o si sia evoluta nel corso della storia dell’universo. Inoltre, per scoprire sistemi solari come il nostro e completare il censimento degli esopianeti che potrebbero avere abitabilità simili alla Terra. Questo censimento farà uso di una tecnica in grado di scoprire esopianeti fino a una massa solo poche volte superiore a quella della Luna: il microlensing gravitazionale.
Il progetto del Nancy Grace Roman Space Telescope è gestito dal Goddard Space Flight Center della NASA, con la partecipazione del Jet Propulsion Laboratory della NASA e del Caltech/IPAC nel sud della California, lo Space Telescope Science Institute di Baltimora e un team scientifico composto da scienziati di vari istituti di ricerca con numerosi partner industriali.
rendering del futuro NASA Space telescope Nancy Grace Roman. Il lancio del futuro Nancy Grace Roman Space Telescope è previsto nel maggio 2027, dopo di che lo strumento procederà verso un’orbita quasi HaLO (probabilmente nel pressi di punto di Lagrange come il John Webb space telescope).- photo credit NASA
Il lancio del futuro Nancy Grace Roman Space Telescope è previsto nel maggio 2027. Nel frattempo sono iniziate delle simulazioni delle analisi delle immagini che sembrano confermare la possibilità di riportare indietro l’orologio cosmico, svelando le diverse fasi dell’universo in evoluzione. L’esperimento effettuato è stato concentrato su una zona di cielo di circa due gradi quadrati, equivalente a circa dieci volte la dimensione apparente di una luna piena, contenente oltre cinque milioni di galassie.
Questa immagine simulata copre due gradi quadrati e contiene milioni di galassie sparse nello spazio e nel tempo. Si basa su un modello di formazione della galassia ben collaudato che rappresenta la nostra attuale comprensione di come si espande l’universo. Crediti: Goddard Space Flight Center/A della NASA. Yung
Secondo un articolo pubblicato nel dicembre 2022 sul The Monthly Notice of the Royal Astronomical Society, la simulazione si è basata su un modello di formazione delle galassie ben collaudato ed ha permesso di simulare l’evoluzione di decine di milioni di galassie in meno di un giorno, un processo che un tempo avrebbe richiesto anni.
Migliaia di piccoli punti blu chiari e profondi coprono uno sfondo nero che rappresenta le galassie in un universo simulato. Un minuscolo quadrato bianco è etichettato “Hubble”. Un insieme di 18 quadrati molto più grandi, orientati su tre file curve, è etichettato come “Roman”. Questa immagine, contenente milioni di “galassie simulate” sparse nello spazio e nel tempo, mostra le aree che Hubble (bianco) e Roman (giallo) possono catturare in un’unica istantanea. Hubble impiegherebbe circa 85 anni per mappare l’intera regione mostrata nell’immagine alla stessa profondità, ma Roman potrebbe farlo in soli 63 giorni. La visione più ampia che il telescopio spaziale di Roman consentirà, grazie all’elevata velocità di rilevamento, di scoprire l’universo in evoluzione in un modo che non è mai stato possibile prima. Crediti: Goddard Space Flight Center della NASA e A. Yung
In parole semplici, grazie alla capacità di visualizzare rapidamente enormi distese di spazio, il Nancy Grace Roman Space Telescope ci aiuterà a capire come l’universo si sia trasformato da un insieme primordiale di particelle ionizzate in un’intricata rete di galassie. Questo strumento permetterà di completare le diverse capacità di osservazione degli altri due telescopi spaziali Hubble e Webb, offrendoci una visione più completa dell’universo.
In pratica, la vista panoramica del Roman ci aiuterà a vedere com’era l’universo nelle diverse fasi e a colmare molte lacune nella nostra comprensione, cercando ad esempio di comprendere come si siano formati gli “aloni” di materia oscura che avvolgono le galassie.
In questa vista laterale dell’universo simulato, ogni punto rappresenta una galassia le cui dimensioni e luminosità corrispondono alla sua massa. Fette di epoche diverse illustrano come il Nancy Roman Space Telescope sarà in grado di vedere l’universo attraverso la storia cosmica. Gli astronomi useranno tali osservazioni per ricostruire come l’evoluzione cosmica abbia portato l’universo a quella struttura simile ad una rete che vediamo oggi. Crediti: Goddard Space Flight Center della NASA e A. Yung
Le immagini seguenti mostrano la simulazione dell’evoluzione dell’universo da 13 a 10,6 miliardi di anni fa. Si parla di redshift, ovvero di spostamento verso il rosso, il fenomeno per cui la luce o un’altra radiazione elettromagnetica emessa da un oggetto in allontanamento ha una lunghezza d’onda maggiore rispetto a quella che aveva all’emissione ovvero, nel caso della luce, il colore va nella direzione dove è il rosso, l’estremo inferiore dello spettro del visibile. In generale, un redshift maggiore significa un allontanamento maggiore, osservabile con un aumento della lunghezza d’onda. Maggiore è è il redshift e più indietro nel tempo andiamo.
In questa prima immagine osserviamo una sezione di un universo simulato in cui ogni punto rappresenta una galassia, le cui dimensioni e luminosità corrispondono alla sua massa. ci troviamo in un universo simulato con un redshift di 6, che corrisponde a 13 miliardi di anni fa. Crediti: Goddard Space Flight Center/A della NASA. Yung
l’universo a un redshift di 3,5 ovvero 12,1 miliardi di anni fa.
l’universo a un redshift di 2 ovvero 10,6 miliardi di anni fa.
Grazie alle immagini raccolte dal futuro telescopio spaziale, lo studio dell’evoluzione dell’universo sarà fino a mille volte più veloce di quello effettuato da Hubble, grazie all’elevata velocità di rotazione e all’ampio campo visivo del telescopio spaziale. Secondo Jeffrey Kruk, astrofisico ricercatore presso il Goddard Space Flight Center, il Nancy Roman scatterà circa 100.000 immagini ogni anno, una velocità non comparabile con quella di Hubble o Webb che consentirà di coprire una grande parte di cielo.
Gli scienziati ritengono che, confrontando i dati reali che il Nancy Grace Roman Space Telescope raccoglierà dopo la sua messa in orbita, si potrà svelare la fisica della formazione delle galassie e la materia oscura, quella misteriosa sostanza fino ad oggi osservata solo attraverso i suoi effetti gravitazionali. Si aprirà quindi un nuovo modo di studiare l’evoluzione dell’Universo, uno dei più grandi misteri della scienza.
in anteprima cielo stellato foto di @Francesco Piacenza
Riferimenti
https://www.nasa.gov/goddard/2023/feature/how-nasas-roman-space-telescope-will-rewind-the-universe/
.
Una sorpresa per te su Amazon Music unlimited Scopri i vantaggi di Amazon Prime
Alcune delle foto presenti in questo blog possono essere state prese dal web, citandone ove possibile gli autori e/o le fonti. Se qualcuno desiderasse specificarne l’autore o rimuoverle, può scrivere a infoocean4future@gmail.com e provvederemo immediatamente alla correzione dell’articolo
è composta da oltre 60 collaboratori che lavorano in smart working, selezionati tra esperti di settore di diverse discipline. Hanno il compito di selezionare argomenti di particolare interesse, redigendo articoli basati su studi recenti. I contenuti degli stessi restano di responsabilità degli autori che sono ovviamente sempre citati. Eventuali quesiti possono essere inviati alla Redazione (infoocean4future@gmail.com) che, quando possibile, provvederà ad inoltrarli agli Autori.
