Da dieci anni a questa parte l’astrofisica sta attraversando una vera e propria rivoluzione grazie a due fondamentali scoperte. Da un lato, l’evidenza che l’universo sta espandendosi a un tasso sempre più veloce a causa di una misteriosa “energia oscura” che esercita una sorta di pressione contro la forza di gravità universale. Dall’altro, l’evidenza che il nostro sistema solare non è unico, ma che esistono pianeti attorno ad altre stelle. Questi due temi sono oramai dominanti, al punto che interi dipartimenti delle maggiori università e molti dei futuri grandi telescopi attualmente allo studio si stanno orientando in questa direzione. Lo stesso telescopio spaziale JWST (James Webb Space Telescope), che nel 2013 dovrebbe affiancare e poi rimpiazzare il telescopio Hubble, sta subendo alcuni ritocchi nella attuale fase di costruzione per permettergli di studiare la dark energy e soprattutto i pianeti extra-solari.
Nel frattempo, gli astronomi si arrangiano con quello che hanno, sviluppando tecniche sempre più raffinate per estrarre informazioni da strumenti che originalmente non erano stati disegnati per queste ricerche. Non si tratta di un compito banale. Per esempio, osservare direttamente un pianeta attorno a un’altra stella è difficilissimo: i pianeti, si sa, non brillano di luce propria ma riflettono quella della stella attorno a cui orbitano. Si tratta quindi di oggetti estremamente poco luminosi, e per avere qualche speranza di vederli sarà bene cercarli attorno alle stelle più vicine. Queste, d’altra parte, sono di solito eccezionalmente brillanti e “accecano” gli strumenti, soprattutto i più potenti progettati per rivelare sorgenti estremamente fioche (come i pianeti). Esiste in realtà un “trucco” per nascondere la stella brillante e osservare i suoi immediati dintorni, e quindi scoprire possibili pianeti. Occorre costruire uno strumento chiamato coronografo, originalmente inventato dal francese Lyot per osservare la corona solare senza rincorrere in giro per il mondo le rare eclissi totali. Un conografo è come una macchina fotografica con una maschera centrale che viene allineata esattamente con la stellar brillante, nascondendola. In realtà c’è anche una seconda maschera all’interno del sistema ottico, per ragioni che hanno a che fare con la diffrazione della luce, ma questo è un dettaglio. La cosa importante è che un coronografo è uno dispositivo semplice, talmente semplice che spesso può essere aggiunto con minime modifiche a un convenzionale strumento per ottenere immagini. Ma per funzionare bene richiede ottiche quasi perfette: un microscopico graffio su una lente, un disallineamento di una delle due maschere, la stessa turbolenza dell’aria possono degradarne enormemente le prestazioni.
Il telescopio spaziale Hubble opera in condizioni ideali, al di fuori dell’atmosfera e per questo motivo un paio dei suoi strumenti sono stati equipaggiati con dei coronografi. In particolare NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer), la macchina fotografica infrarossa, può prendere dati coronografici. Cercare i pianeti nell’infrarosso ha senso, perché le stelle centrali emettono meno luce a queste lunghezze d’onda mentre i pianeti, relativamente freddi, diventano più brillanti: le condizioni sono più favorevoli. Sfortuna vuole che Hubble venne lanciato con un disastroso errore nella forma dello specchio principale. Il problema è ancora presente, ma nessuno lo nota più perché viene risolto dotando tutti gli strumenti di una ottica correttrice interna, praticamente un paio di occhiali. Il coronografo di NICMOS però fa eccezione: la sua maschera occultatrice si trova prima della lente correttrice, per cui riceve la pessima immagine originale del telescopio, col risultato che non può funzionare al meglio. Non solo. NICMOS stesso, lo strumento, ha avuto un problema di congelamento subito dopo il lancio che ha deformato leggermente il piano su cui poggia il suo sistema ottico. Di nuovo, è una cosa relativamente di poco conto che ha minimo impatto sulla qualità dei dati, eccezion fatta per l’altra maschera coronografica, quella che controlla la diffrazione, che è disallineata rispetto alla sua posizione ideale. Un altro serio problema per fare della buona coronografia.
Non essendoci niente di meglio, il coronografo di NICMOS è stato comunque utilizzato per anni svolgendo programmi di ricerca di pianeti, e occasionalmente ha anche fornito risultati spettacolari. Sono state osservate circa 200 stelle, ma onestamente la qualità dei dati non è mai stata davvero eccezionale. Nessuno ha mai potuto arrivare alle regioni più interne, prossime alla stella centrale, a causa degli artefatti introdotti dall’ottica men che ideale. La situazione è però cambiata pochi giorni fa, quando David Lafreniere della università di Toronto ha presentato una nuova tecnica di analisi che gli ha permesso di “curare” le immagini coronografiche di NICMOS e di ripulirle a dovere. In questo modo ha potuto scoprire, analizzando vecchi dati di archivio, un pianeta attorno alla stella HR8799. Si tratta in realtà di una ri-scoperta, perché il pianeta era stato già scoperto recentemente con i grandi telescopi da terra Keck e Gemini. I dati NICMOS hanno comunque grande valore, perché permettono di precisare meglio l’orbita del pianeta, trattandosi di osservazioni eseguite dieci anni fa. Della natura del pianeta di sa poco, ma trovandosi 130 volte più lontano dalla sua stella di quanto dista la Terra dal Sole, con un anno della durata di 400 anni terrestri, non deve trattarsi di un mondo molto ospitale.
Sarà estremamente interessante riprendere le 200 osservazioni, spesso ripetute in varie epoche e a lunghezze d’onda diverse, per vedere quali altre sorprese l’archivio di Hubble ci regalerà. Nel frattempo, ironia della sorte, NICMOS ha smesso di funzionare alcuni di mesi fa dopo aver battuto tutti i record di durata, andando oltre le più rosee previsioni. Gli astronauti che visiteranno Hubble il prossimo mese installeranno la Wide Field Camera 3, uno strumento infrarosso molto più potente di NICMOS ma privo di coronografo: Per rivedere un coronografo su un grande telescopio spaziale bisognerà attendere JWST, lancio previsto nel 2013. Senza problemi e con ottica perfetta, a Dio piacendo.
