Un telescopio spaziale potrebbe trasformare la Terra in una lente d’ingrandimento gigante
Alla fine del prossimo decennio, l’Europe's Extremely Large Telescope sarà probabilmente il telescopio più grande al mondo, con uno specchio largo quasi 40 metri. Ma l'astronomo David Kipping della Columbia University ha proposto di costruire un telescopio spaziale ancora più potente, un telescopio un po’particolare che avrebbe l'equivalente di uno specchio di 150 metri di un telescopio tradizionale. Il telescopio proposto dovrebbe usare l'atmosfera terrestre stessa come una lente naturale per raccogliere e focalizzare la luce. Nell’articolo pubblicato la scorsa settimana (il 1 agosto 2019) su arXiv ha scoperto che un telescopio spaziale di 1 metro, posizionato oltre la luna, potrebbe usare il potere di messa a fuoco dell'anello di atmosfera visto intorno al bordo del pianeta per amplificare la luminosità degli oggetti deboli di decine di migliaia di volte.
Tuttavia, l'atmosfera è troppo variabile per un “Terrascope”, come lo chiama Kipping, per produrre splendide immagini in grado di competere con quelle del telescopio spaziale Hubble. Ma potrebbe scoprire oggetti molto più deboli di quanto sia ora possibile, inclusi piccoli esopianeti o asteroidi potenzialmente letali. Kipping ammette che è necessario più lavoro per dimostrare l'idea, ma esiste già la tecnologia necessaria. "Non è necessario reinventare la ruota, ma è sufficiente spingerla solo un po' più forte", ha dichiarato.
Gli astronomi che hanno letto l'articolo di Kipping, hanno accolto la proposta con benevola cautela, sostenendo che siamo di fronte ad una proposta interessante, la cui fattibilità merita di essere valutata elaborando un modello più realistico pur presentando molti dettagli su cui riflettere.
Kipping è ben noto per le principali ricerche di lune in altri sistemi planetari e ha rivelato che il germe dell'idea di Terrascope è venuto 13 anni fa quando stava studiando un raro fenomeno atmosferico chiamato il lampo verde, che appare proprio mentre il sole tramonta sotto l'orizzonte, quando la rifrazione e la dispersione nell'atmosfera lavorano insieme per "selezionare" momentaneamente colore verde nello spettro della luce del solare.
Il grande pubblico avrà probabilmente sentito parlare di questo fenomeno poiché citato nel terzo capitolo della saga Pirati dei Caraibi con Johnny Deep.
In quel frangente si rese conto che il miglior punto di vista per osservare il fenomeno, sarebbe stato dal giusto dallo spazio, giacché si sarebbe potuto vedere un intero anello verde, quando il Sole passava dietro la Terra e la sua luce sarebbe stata rifratta dall'anello d'aria attorno alla circonferenza del pianeta.
Kipping è stato anche ispirato dall'idea che il sole stesso potesse essere usato come obiettivo, con la sua gravità che focalizza la luce verso un rivelatore spaziale. Una tale lente solare amplificherebbe la luce 1 milione di miliardi di volte, mettendo potenzialmente in evidenza le superfici degli esopianeti. L'idea ha portato alla Fast Outgoing Cyclopean Astronomical Lens mission, proposta all'Agenzia spaziale europea nel 1993. Tuttavia quest’idea non aveva avuto molto successo perché il telescopio Avrebbe dovuto essere sistemato 550 volte la distanza Terra-Sole, nello spazio, quasi 20 volte più lontano di Nettuno, una distanza che richiederebbe un secolo per essere percorsa da un veicolo spaziale.
In questo caso però, il problema della distanza non dovrebbe sussistere, poiché Terrascope potrebbe essere collocato molto più vicino a noi.
Kipping ha calcolato infatti, che la luce che sfiora la superficie di un oggetto direttamente dietro la Terra è deviata su un fuoco dell'85% della distanza dalla luna. È probabile che la luce che raggiunge quel punto focale incontri nuvole e molta turbolenza mentre attraversa l'atmosfera inferiore. Ma collocando un telescopio a 1,5 milioni di chilometri di distanza, quattro volte più lontana della Luna, potrebbe “campionare” la luce che è passata attraverso la stratosfera molto più calma e priva di nuvole a un'altitudine di 13,7 chilometri.
Un telescopio di appena 1 metro a quella distanza, osservando per un'intera notte la luce amplificata dall’atmosfera terrestre, vedrebbe un oggetto potenziato a 22.500 volte la sua luminosità originale, calcola, l'equivalente dell'uso di un telescopio terrestre da 150 metri. La potente amplificazione del Terrascope significa che sarebbe in grado di rilevare oggetti molto deboli o carpire cambiamenti di luminosità molto lievi, permettendogli di scansionare il cielo alla ricerca di asteroidi molto piccoli e deboli, o misurare i piccoli cali di luminosità mentre i piccoli esopianeti passano davanti a stelle luminose.
Per evitare di essere abbagliato dal brillante disco della Terra, il telescopio avrebbe bisogno di una maschera, nota come “coronagraph”, per bloccarlo. Kipping ha affermato candidamente che non ha ancora preso in considerazione l'impatto del "bagliore d'aria", cioè di una luce fioca emessa nell'atmosfera superiore dalla luminescenza e da altri processi. Ciò nonostante, ha sostenuto che l’eventuale bagliore potrebbe essere verosimilmente rimosso con filtri o digitalmente.
La verifica dei concetti di base del Terrascope potrebbe essere testato in modo molto economico, ad esempio, con una missione CubeSat, i minisatelliti che ormai sono regolarmente messi in orbita terrestre delle dimensioni tostapane.
Insomma, la Terra potrebbe diventare il miglior telescopio con cui osservare l’universo e magari scoprire di più su altri pianeti extrasolari.
