Il telescopio spaziale Nancy Grace Roman della NASA si prepara a rivoluzionare la nostra comprensione dell'universo attraverso una caccia sistematica alle esplosioni cosmiche più spettacolari e misteriose. Quando inizierà le operazioni scientifiche nel 2027, questo strumento d'avanguardia dovrebbe rivelare circa 100.000 eventi esplosivi che spaziano dalle stelle morenti ai buchi neri in fase di alimentazione. La missione potrebbe persino fornire le prime prove concrete dell'esistenza delle primordiali stelle dell'universo, giganti cosmici che si pensa si siano completamente autodistrutti senza lasciare alcuna traccia.
La caccia all'energia oscura attraverso le supernovae
Al centro di questa ambiziosa ricerca si trova il mistero dell'energia oscura, quella forza enigmatica che sembra accelerare l'espansione dell'universo. Gli scienziati puntano particolare attenzione alle supernovae di tipo Ia, esplosioni stellari che fungono da "candele standard" cosmiche grazie alla loro luminosità intrinseca relativamente uniforme. Benjamin Rose, professore associato presso la Baylor University in Texas e responsabile dello studio pubblicato su The Astrophysical Journal, sottolinea l'importanza di questa ricerca: "Che vogliate esplorare l'energia oscura, le stelle morenti, le centrali energetiche galattiche, o probabilmente cose completamente nuove mai viste prima, questa indagine sarà una miniera d'oro".
Il programma denominato High-Latitude Time-Domain Survey rappresenta un approccio metodico senza precedenti. Per due anni consecutivi, Roman scandaglierà la stessa vasta regione del cosmo ogni cinque giorni, creando una sorta di "film" delle esplosioni cosmiche. Le simulazioni suggeriscono che il telescopio potrebbe individuare circa 27.000 supernovae di tipo Ia, un numero dieci volte superiore a quello di tutte le indagini precedenti messe insieme.
Uno sguardo verso l'alba dell'universo
Ma la vera rivoluzione risiede nella capacità di Roman di spingersi indietro nel tempo cosmico. Mentre la maggior parte delle supernovae finora rilevate si è verificata negli ultimi 8 miliardi di anni, Roman dovrebbe osservarne migliaia esplose più di 10 miliardi di anni fa, con decine di esempi risalenti a 11,5 miliardi di anni fa. Questa prospettiva temporale permetterà agli astronomi di colmare lacune cruciali nella comprensione dell'evoluzione cosmica.
"Colmare queste lacune nei dati potrebbe anche colmare lacune nella nostra comprensione dell'energia oscura", spiega Rose. "Le evidenze si stanno accumulando sul fatto che l'energia oscura sia cambiata nel tempo, e Roman ci aiuterà a comprendere questo cambiamento esplorando la storia cosmica in modi che altri telescopi non possono".
Un catalogo di fenomeni estremi
Oltre alle supernovae di tipo Ia, Roman dovrebbe catturare circa 60.000 supernovae da collasso del nucleo, che si verificano quando stelle massicce esauriscono il combustibile e collassano sotto il proprio peso. Rebekah Hounsell, ricercatrice presso l'Università del Maryland-Baltimore County e coautrice dello studio, spiega come distinguere questi diversi fenomeni: "Osservando come cambia la luce di un oggetto nel tempo e scomponendola in spettri, possiamo distinguere tra tutti i diversi tipi di lampi che Roman vedrà".
Il telescopio dovrebbe anche svelare fenomeni estremamente rari. Tra questi, 40 eventi di distruzione mareale, in cui stelle vengono lacerate dalla gravità intensa di buchi neri, e circa 90 supernovae superluminose, esplosioni fino a 100 volte più brillanti delle supernovae tipiche. Ancora più rare sono le kilonove, collisioni tra stelle di neutroni di cui finora è stata confermata una sola osservazione: Roman potrebbe individuarne altre cinque.
I giganti primordiali dell'universo
Forse l'aspetto più affascinante riguarda la possibile rilevazione delle esplosioni delle prime stelle dell'universo. Questi giganti cosmici, centinaia di volte più massicci del Sole e privi degli elementi pesanti che si sarebbero formati successivamente, potrebbero aver seguito un destino esplosivo unico. La loro massa estrema avrebbe innescato un processo in cui i raggi gamma intensi si trasformano in coppie materia-antimateria, causando un collasso catastrofico che non lascia residui.
Rose è ottimista riguardo a queste rilevazioni: "Penso che Roman farà la prima rilevazione confermata di una supernova da instabilità di coppia. Sono incredibilmente lontane e molto rare, quindi serve un telescopio che possa scandagliare molto cielo a un livello di esposizione profonda nella luce del vicino infrarosso, e questo è Roman". Lo studio suggerisce che il telescopio potrebbe trovarne più di dieci, contro i sei candidati attualmente identificati ma non ancora confermati.
Come conclude Hounsell, "Roman troverà un sacco di cose strane e meravigliose nello spazio, incluse alcune a cui non abbiamo nemmeno ancora pensato. Ci aspettiamo decisamente l'inaspettato".
