Tecnologia low-cost per osservare gli esopianeti

Uno dei principali limiti delle osservazioni astronomiche da Terra è la distorsione dovuta all’atmosfera terrestre. I telescopi spaziali rispondono proprio all’esigenza di eliminarla, in modo da ottenere misure più precise. Ma l’evoluzione tecnologica sta riducendo questo gap.

Gli astronomi della Penn State University (Stati Uniti), in stretta collaborazione con i laboratori di nanofabbricazione all’RPC Photonics di Rochester, a New York, hanno trovato il modo di ridurre al minimo le distorsioni delle osservazioni terrestri.

 

Nanotecnologia per astronomi

In un articolo, pubblicato su The Astrophysical Journal, descrivono un nuovo dispositivo dai costi molto contenuti, che potrà essere applicato ai telescopi per osservare gli esopianeti, i pianeti che si trovano al di fuori del nostro sistema solare.

Il dispositivo sviluppato dai ricercatori è basato su speciali diffusori ottici a fascio in grado di misurare l’intensità luminosa dei corpi celesti con una precisione finora raggiunta solo dalle migliori osservazioni fotometriche dallo spazio.

A sinistra: la luce proveniente da un puntatore laser è sagomata in un’uscita larga e stabile usando un diffusore a forma di fascio. Un motivo accuratamente progettato è appositamente stampato in polimeri di plastica o direttamente su un substrato di vetro, creando microstrutture sulla superficie del diffusore. A destra: il diffusore installato sul telescopio dell’Apache Point Observatory in New Mexico (immagine: Stefansson et al. 2017, Penn State University; inserto a sinistra: RPC Photonics)

I diffusori sono piccoli pezzi di vetro che possono essere facilmente adattati per essere montati su una varietà di telescopi. Sono realizzati con un preciso processo di nanofabbricazione, in cui un disegno superficiale accuratamente progettato viene riprodotto esattamente su un polimero di plastica applicato a una superficie in vetro, o direttamente inciso sul vetro stesso.

 

Le applicazioni dei nuovi diffusori

Queste strutture su nanoscala sono in grado di convertire l’input luminoso variabile proveniente dalle stelle in un output ampio e stabile, dalla forma predefinita e diffuso su molti pixel del sensore del telescopio. Visto il loro basso costo e l’adattabilità, consentiranno agli astronomi di sfruttare al meglio le informazioni di TESS (Transition Exoplanet Survey Satellite), il nuovo satellite della NASA dedicato alla ricerca degli esopianeti che verrà lanciato all’inizio del 2018. Le osservazioni terrestri potranno infatti confermare in modo più rapido e sicuro la scoperta di nuovi candidati.

Un’immagine artistica di TESS, il satellite della NASA progettato per scovare nuovi esopianeti  (immagine: Wikimedia Commons)

«Questa tecnologia economica offre elevata precisione fotometrica nelle osservazioni degli esopianeti mentre transitano davanti alle loro stelle», ha dichiarato Gudmundur Stefansson della Penn State, primo autore dell’articolo.

 

Un collaudo molto promettente

Il team di ricerca ha testato il nuovo diffusore sui telescopi del Palomar Observatory in California, del Davey Lab Observatory della Penn State e dell’Apache Point Observatory in New Mexico. In tutti i casi, le immagini prodotte col diffusore erano costantemente più stabili di quelle ottenute con metodi tradizionali. In particolare, mantenevano dimensione, forma e intensità relativamente costanti, un requisito fondamentale per poter effettuare misurazioni molto precise.

La nuova tecnologia funziona su una vasta gamma di lunghezze d’onda, dal visibile all’infrarosso vicino. Può quindi supportare vari aspetti della ricerca di esopianeti. Per esempio, la misura precisa dei tempi di transito degli esopianeti davanti alle loro stelle, che fornisce indicazioni anche su massa e composizione.

Il gruppo di ricerca è già impegnato a diffondere questa tecnologia low-cost per potenziare i telescopi in tutto il mondo. Dotare un’ampia comunità di astronomi di strumenti di precisione a basso costo consentirà infatti di acquisire più facilmente e rapidamente nuovi dati sui mondi lontani.

 

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