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Il telescopio Roman vedrà pianeti nascosti dalla luce delle stelle
La NASA ha dotato il Nancy Grace Roman Space Telescope di una tecnologia progettata per osservare direttamente pianeti che, dalla Terra, appaiono quasi completamente sommersi nel bagliore delle loro stelle. Il sistema dovrà separare segnali estremamente deboli da sorgenti centinaia di milioni di volte più luminose, aprendo la strada a immagini e prime analisi della luce riflessa da alcuni mondi extrasolari.
Roman possiede uno specchio di dimensioni simili a quello di Hubble, ma un campo visivo molto più ampio per le grandi campagne di osservazione. Accanto alla fotocamera principale ospita il Coronagraphic Instrument, o CGI, dedicato all'imaging planetario. Il dispositivo utilizza maschere opache intercambiabili per coprire la stella, come una mano davanti al Sole, lasciando passare verso il rivelatore la luce proveniente dalle regioni immediatamente circostanti.
Il problema non è soltanto nascondere il centro dell'immagine. Un esopianeta può trovarsi apparentemente vicinissimo alla propria stella ed essere milioni o miliardi di volte meno luminoso. Anche una minima quantità di luce stellare dispersa dalle ottiche può quindi cancellarne il segnale. Per questo gran parte degli oltre 6.000 mondi conosciuti è stata individuata con metodi indiretti, osservando transiti davanti alla stella oppure gli effetti gravitazionali prodotti sulla sua posizione.
Il CGI misurerà continuamente le irregolarità della luce in ingresso, comprese quelle causate da variazioni termiche e minuscoli errori di puntamento. I dati guideranno due specchi deformabili, ciascuno controllato da 2.304 piccoli attuatori, capaci di modificarne rapidamente la superficie con una precisione migliore di 10 nanometri. Il sistema è uno degli elementi centrali della missione, arrivata al volo dopo la fase finale raccontata nel nostro approfondimento su come la NASA ha preparato il telescopio Roman.
Roman non sarà il primo osservatorio spaziale provvisto di un coronografo, ma il CGI punta a raggiungere un contrasto mai ottenuto prima in orbita. L'obiettivo è distinguere un pianeta anche quando la stella risulta centinaia di milioni di volte più brillante. Si tratta comunque di una dimostrazione tecnologica complessa: le prestazioni effettive dipenderanno dalla stabilità dello strumento e non garantiscono la scoperta o la fotografia di un pianeta simile alla Terra.
Una volta isolata la luce planetaria, il telescopio potrà sottoporla a una forma di spettroscopia a bassa risoluzione. Le molecole assorbono ed emettono radiazione a lunghezze d'onda caratteristiche, lasciando tracce nello spettro. Per gli obiettivi sufficientemente luminosi, queste misure potrebbero fornire indicazioni sui materiali presenti nell'atmosfera planetaria, senza però offrire da sole una caratterizzazione completa né prove dirette di abitabilità.
Il coronografo richiede molti fotoni e potrà lavorare soprattutto con stelle di magnitudine 5 o più luminose. Nel cielo ne esistono oltre 1.000, più di quante Roman potrebbe esaminare singolarmente durante la missione nominale di cinque anni. Il CGI privilegerà quindi la qualità dei dati rispetto al numero di nuove scoperte, mentre la fotocamera principale mapperà miliardi di galassie per studiare anche l'energia oscura e l'espansione accelerata dell'universo.
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