Dicembre 7, 2021

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Nuovo piano di 10 anni per l’universo

Gli astronomi statunitensi giovedì hanno invitato la nazione a investire in una nuova generazione di telescopi multimiliardari “estremamente massicci” che sarebbero più grandi di qualsiasi telescopio ora sulla Terra o in orbita nello spazio.

L’investimento comporterà il salvataggio e il consolidamento degli sforzi di due progetti concorrenti, il Giant Magellan Telescope e il Thirty Meter Telescope. Una volta completati, questi telescopi, dotati di specchi collettori primari da 25 e 30 metri, saranno circa 100 volte più sensibili di qualsiasi altro telescopio attualmente in funzione.

Consentiranno agli astronomi di scrutare in profondità nei nuclei di galassie lontane, dove i buchi neri supermassicci vagano e l’energia si dissipa; Indaga sui misteri come la materia oscura e l’energia oscura; Lo studio dei pianeti intorno a stelle diverse dal sole. Forse, cosa più importante, possono sollevare nuove domande sulla natura dell’universo.

Ma gli astronomi hanno lottato per anni per raccogliere abbastanza soldi per realizzare i loro sogni. Nella nuova proposta, la National Science Foundation fornirà 1,6 miliardi di dollari per completare entrambi i progetti e quindi aiutarli a gestirli come parte di un nuovo programma chiamato Very Large Telescope degli Stati Uniti.

Giovedì, gli astronomi hanno anche esortato la NASA a intraprendere una nuova missione verso i Grandi Osservatori e un programma di maturità tecnologica che svilupperà una serie di astronavi astrofisiche nei prossimi 20-30 anni. Il primo sarebbe un telescopio ottico più grande del telescopio spaziale Hubble e in grado di rilevare e studiare pianeti simili alla Terra potenzialmente abitabili nell’universo vicino. Solo la NASA può farlo accadere, hanno detto gli astronomi, osservando che potrebbe essere pronto nel 2040 e costerà 11 miliardi di dollari.

Queste erano le due maggiori raccomandazioni in un tanto atteso rapporto di 614 pagine, Pathways to Discovery in Astronomy and Astrophysics for the Decade 2020, pubblicato giovedì dalle National Academies of Sciences, Engineering and Medicine.

Ogni 10 anni negli ultimi 70 anni, l’Accademia ha sponsorizzato un’indagine sulla comunità astronomica per dare la priorità agli elementi costosi nel prossimo decennio. L’indagine decennale, come è noto, interessa il Congresso, la NASA, la National Science Foundation e il Dipartimento dell’Energia.

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Lo sforzo di quest’anno – guidato da Fiona A. Harrison del California Institute of Technology e Robert C. Kennicott, Jr. dell’Università dell’Arizona e della Texas A&M University – ha richiesto tre anni e ha comportato dozzine di incontri e discussioni tra 13 sottogruppi che coprono ciascuno . Ramo di astronomia. In tutto, sono stati presentati 860 white paper per l’indagine, che descrivono quali telescopi potrebbero essere costruiti, quali missioni spaziali dovrebbero essere lanciate, quali esperimenti o osservazioni dovrebbero essere fatti e questioni come la diversità che la comunità astronomica ha dovuto affrontare.

In un’intervista, il Dr. Harrison ha affermato che il loro comitato ha cercato di bilanciare l’ambizione con la quantità di tempo e denaro che questi progetti richiederebbero. Ad esempio, sono state avanzate molte idee per l’esplorazione di pianeti da parte di veicoli spaziali. Alcuni erano molto grandi, altri molto piccoli; Alcuni potrebbero richiedere un secolo per essere implementati. Invece di scegliere uno di questi, il gruppo ha chiesto alla comunità e alla NASA di tornare con idee per un telescopio spaziale di sei metri di diametro. (Lo specchio principale di Hubble ha un diametro di 2,4 metri.)

“Il telescopio di sei metri sembra essere un’ambizione realizzabile”, ha detto il dottor Harrison.

“Questo è uno sforzo intrinsecamente ambizioso”, ha aggiunto. Solo la NASA, solo gli Stati Uniti possono farlo. Pensiamo di potercela fare”.

Matt Mountain, presidente dell’Associazione delle università per la ricerca in astronomia, o AURA, che gestisce osservatori per la National Science Foundation, ha definito il rapporto decennale “molto audace” in una e-mail. “E non hanno evitato di creare una visione per diversi decenni, che è davvero ciò che serve e deve prendere”.

I sondaggi decennali hanno un track record di successo. Il telescopio spaziale Hubble, lanciato nel 1990 e ancora operativo, e il telescopio spaziale James Webb, progettato per vedere l’inizio dei tempi e programmato per il lancio il mese prossimo, hanno entrambi beneficiato di posizioni elevate nelle precedenti indagini decennali.

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I risultati di ogni nuova indagine sono quindi attesi con impazienza dalla comunità di astronomia e astrofisica. “Il pannello era altamente riservato”, ha detto Natalie Batalha, professore all’Università della California, Santa Cruz, che ha svolto un ruolo di primo piano nella missione di scoperta del pianeta Kepler della NASA, in un’e-mail alla vigilia della pubblicazione del rapporto. “Sinceramente non ho sentito nulla. Sto aspettando spilli e aghi.”

Nel suo rapporto di giovedì, l’accademia ha fissato tre obiettivi scientifici generali per il prossimo decennio: la ricerca di pianeti abitabili e vita. lo studio dei buchi neri e delle stelle di neutroni responsabili degli eventi più violenti in natura; La crescita e l’evoluzione delle galassie.

“I prossimi decenni metteranno l’umanità sulla strada per determinare se siamo soli”, afferma il rapporto. “La vita sulla Terra può essere il risultato di un processo comune, o può richiedere un insieme insolito di circostanze che ci rendono gli unici esseri viventi all’interno della nostra parte della galassia, o addirittura nell’universo. Entrambe le risposte sono profonde”.

L’idea di un programma di telescopi molto ampio è ambiziosa, in quanto prevede di mescolare due progetti di telescopi in competizione, Telescopio di trenta metri, pianificato sopra Mauna Kea alle Hawaii o le Isole Canarie in Spagna, e Telescopio gigante Magellan in corso in Cile.

Entrambi i telescopi sono il prodotto dei sogni di una vasta cooperazione internazionale e di due decenni di raccolta fondi e reclutamento di partner. Entrambi i telescopi sarebbero tre volte più grandi di qualsiasi cosa ora sulla Terra e sarebbero in grado di distinguere cento volte le deboli stelle lontane dell’universo; Attraverso il lavoro di squadra, possono affrontare domande profonde sull’universo. Ma nessuno dei due progetti ha raccolto fondi sufficienti – sono necessari più di 2 miliardi di dollari – per raggiungere i suoi obiettivi.

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La mancata costruzione di questi telescopi cederebbe la leadership nell’astronomia terrestre all’Europa, che sta costruendo un telescopio di 39 metri – l’European Extraordinary Large Telescope, nel deserto di Atacama in Cile – che dovrebbe iniziare a funzionare nel 2027. Alcuni astronomi hanno confrontato il caso di Annullato nel 1993 il progetto superconduttore americano Super Collider, che ha consegnato il futuro della fisica delle particelle al CERN e al Large Hadron Collider di Ginevra.

Se la National Science Foundation Per investire nel completamento dei due telescopi, guadagnerà un tempo di osservazione significativo su di esso, che sarà distribuito agli astronomi americani.

“I due telescopi, essendo in emisferi opposti e con design radicalmente diversi, sarebbero adatti per interrogazioni complementari dell’universo”, ha affermato il dott. Harrison. “Immaginare che gli Stati Uniti non saranno in grado di arrivarci è fuori discussione”.

Grandi sfide attendono. Il team di Giant Magellan è già partito in Cile, ma i progressi sul telescopio dei trenta metri lo hanno ostacolato Proteste e assedi di nativi hawaiani e altri gruppi. Un sito alternativo è stato identificato a La Palma, Isole Canarie.

Gli astronomi sperano che le stelle si allineino con la loro visione audace, data l’attuale attenzione alle infrastrutture e ai crescenti budget scientifici. Ma sono ossessionati da una storia di superamenti dei costi, in particolare con il James Webb Space Telescope, che verrà finalmente lanciato a dicembre dopo anni di ritardi e con un prezzo finale di $ 10 miliardi.

“Incombe su tutto questo JWST: l’intero programma dipenderà dal suo successo”, ha affermato Michael Turner, ora cosmologo presso la Kavli Foundation di Los Angeles ed esperto di indagini decennali. “Dita intrecciate”.