Un recente rendering dell’aspetto finale del telescopio spaziale WFirst. Crediti: Nasa
Il futuro telescopio spaziale della Nasa Wide Field Infrared Survey Telescope (WFirst), dopo una serie di stop and go, lo scorso maggio è entrato nella fase di progettazione preliminare e di approvvigionamento dei principali sistemi di volo, con un budget previsto attorno ai 3.2 miliardi di dollari.
I piani attuali della Nasa prevedono che WFirst sarà impiegato per un vasto insieme di indagini scientifiche: studiare l’energia oscura, misurare la storia dell’accelerazione cosmica, completare il censimento degli esopianeti iniziato dal telescopio spaziale Kepler – recentemente pensionato dopo aver trovato oltre 2600 pianeti – nonché verificare la tecnologia per ottenere immagini dirette di pianeti extrasolari.
Per quanto riguarda le caratteristiche di WFirst come cacciatore di pianeti extrasolari, un nuovo studio pubblicato su Astrophysical Journal Supplement Series ha ora stimato che il nuovo telescopio potrà scoprire fino a 1400 pianeti extrasolari di massa maggiore a un decimo di quella terrestre, di cui circa 100 con massa simile o inferiore alla Terra.
«Kepler ha iniziato la caccia con la ricerca di pianeti che orbitano attorno alle loro stelle madri più vicino di quanto la Terra faccia con il Sole», spiega Matthew Penny dell’Ohio State University, primo autore del nuovo studio. «WFirst la completerà mediante la ricerca di pianeti con orbite più ampie».
Schematizzazione dell’effetto microlente gravitazionale. Crediti: Nasa/WFirst
Per trovare nuovi pianeti, WFirst utilizza microlenti gravitazionali (gravitational microlensing), una tecnica che sfrutta l’effetto di distorsione indotto dalla seppur debole gravità di stelle e pianeti sulla luce proveniente da stelle che vi passano dietro dal punto di vista terrestre.
L’effetto di microlente, collegato alla teoria della relatività di Einstein, permette di individuare pianeti in orbita intorno a stelle collocate a migliaia di anni luce dalla Terra, molto più lontano di quanto permesso da altre tecniche di rilevamento dei pianeti.
Tuttavia, siccome si verifica solo quando un’altra stella transita esattamente dietro (sempre dal nostro punto di vista) la stella in osservazione, l’effetto è riscontrabile solo per poche ore una volta ogni qualche milione di anni.
Grazie alla sua velocità di acquisizione, 100 volte superiore a quella di Hubble, WFirst si metterà in paziente attesa di quei momenti magici e irripetibili, controllando continuamente 100 milioni di stelle al centro della nostra galassia.
Al nuovo studio ha partecipato anche l’italiano Sebastiano Calchi Novati, “emigrato” da alcuni anni al California Institute of Technology, un vero specialista delle osservazioni con la tecnica della microlente gravitazionale, che applica, tra l’altro, alla ricerca di pianeti lontanissimi, addirittura fuori dalla nostra galassia.
Dopo la laurea in fisica a Roma nel 1997 con una tesi sulle onde gravitazionali – «poi non ho avuto pazienza e sono passato ad altro», confessa il ricercatore a Media Inaf – si è specializzato tra l’Università di Salerno e quella di Zurigo in microlensing e materia oscura, ampliando poi l’interesse alla ricerca di pianeti con lo stesso metodo.
Interesse che Calchi Novati ha sviluppato al Caltech, dove partecipa anche allo gruppo di studio, finanziato dalla Nasa, che si occupa di progettare la campagna di osservazioni di microlenti gravitazionali che condurrà WFirst.
Sebastiano Calchi Novati
«Il punto di forza della campagna è in primo luogo nei numeri: oltre 1000 pianeti, quando da Terra, da circa 15 anni a oggi, ne sono stati osservati con questa tecnica circa 80», spiega Calchi Novati a Media Inaf. «L’aspetto qualitativo, e in definitiva il ritorno scientifico, è però altrettanto – se non più – importante: con WFirst sarà possibile monitorare in modo sistematico stelle sorgenti di sequenza principale, e questo è l’elemento chiave che permetterà poi di andare a esplorare in modo non sporadico i pianeti di piccola massa, fino alla massa terrestre e – in principio – anche inferiore».
«In modo specifico, il microlensing ha il suo “sweet spot” per pianeti che orbitano a qualche unità astronomica dalla stella, appena oltre la cosiddetta “linea di neve”, la zona dove diverse teorie di formazione prevedono che si formino i pianeti giganti gassosi, ed è sensibile anche a pianeti di piccola massa», prosegue il ricercatore. «In questo senso, la campagna osservativa di microlensing di WFirst è complementare rispetto alla missione Kepler, come più in generale il microlensing lo è rispetto agli altri metodi di ricerca dei pianeti extrasolari».
WFirst, il cui lancio è attualmente previsto per il 2025, è dotato di uno specchio primario da 2.4 metri di diametro, del tutto simile a quello dello Hubble Space Telescope, ma ha un campo di vista circa 100 volte più ampio e opererà nella banda del vicino infrarosso.
«Queste caratteristiche lo rendono lo strumento ideale, in particolare per una campagna di microlensing», dice in conclusione Calchi Novati. «Osservare nell’infrarosso è utile, in quanto con il microlensing i pianeti vanno cercati dov’è più probabile trovarli, ovvero dove vi sono più stelle, e quindi in direzione dell’addensamento centrale (bulge) galattico, che è una regione con alta estinzione del segnale luminoso».
Per saperne di più:
- Leggi l’articolo pubblicato su Astrophysical Journal Supplement Series “Predictions of the WFIRST Microlensing Survey. I. Bound Planet Detection Rates”, di Matthew T. Penny, B. Scott Gaudi, Eamonn Kerins, Nicholas J. Rattenbury, Shude Mao, Annie C. Robin, e Sebastiano Calchi Novati
- Leggi un recente white paper sulle caratteristiche di WFirst
Guarda anche il servizio video realizzato da MediaInaf TV nel 2016: