SpherEx e Punch: la Nasa svela i segreti dell’universo

SPHEREx “apre gli occhi” sull’Universo: Una nuova era per l’astronomia infrarossa

Nella data cruciale dell’11 marzo 2025 si è assistito a un avvenimento determinante nell’ambito astronomico: il debutto di SPHEREx, acronimo che sta per Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer. Questo avanzatissimo telescopio spaziale ha iniziato a compiere i suoi primi passi nel panorama scientifico con le recenti riprese preliminari. Nonostante queste immagini necessitino ancora della calibrazione necessaria affinché possano essere oggetto d’analisi rigorose, esse testimoniano già una straordinaria funzionalità e preparano il palcoscenico all’avvio delle operazioni scientifiche programmate verso la fine di aprile. La speranza è alta: questa nuova strumentazione potrebbe apportare cambiamenti epocali nella nostra percezione dell’Universo.

A differenza degli storici strumenti astronomici come Hubble e James Webb, i quali limitano la loro osservazione ad ambiti circoscritti del cosmo cercando dettagli ravvicinati, lo scopo fondamentale di SPHEREx risiede nell’effettuare indagini su scala molto ampia. In altre parole, il suo design lo rende capace d’immortalare porzioni celesti fino a venti volte più vaste rispetto alla dimensione della Luna piena in un singolo scatto.

Questa capacità di “vedere” una vasta porzione di cielo contemporaneamente è fondamentale per la missione di SPHEREx, che prevede di mappare l’intero cielo per ben quattro volte nel corso della sua missione primaria di due anni.

Le prime immagini e la tecnologia all’avanguardia di SPHEREx

I primi scatti forniti da SPHEREx sono stati registrati il 27 marzo e resi pubblici dalla NASA nel giorno successivo al primo aprile. Per generare queste immagini, gli studiosi del progetto hanno impiegato una sofisticata tecnica di codifica cromatica, che combina ogni lunghezza d’onda dell’infrarosso con colori percepibili dall’occhio umano. Tale metodo innovativo apre una finestra su realtà che solitamente sfuggirebbero alla nostra vista diretta, permettendo così l’accesso alle informazioni esistenti nella radiazione infrarossa.

Ciascuna sessione osservativa condotta da SPHEREx riesce a identificare oltre 100.000 fonti luminose, incluse stelle e galassie lontane; questo traguardo eccezionale sottolinea non solo le abilità tecniche del telescopio ma anche l’immensa mole di dati raccolti a ogni singolo passaggio della sua analisi ottica. L’osservatorio è munito inoltre di sei rivelatori distintivi; ciascuno apprende la luce attraverso ben 17 diverse bande spettrali, per un totale complessivo pari a 102 bande infrarosse disponibili per lo studio scientifico approfondito delle caratteristiche chimiche, termiche ed estensive delle entità celesti monitorate.

In occasione delle operazioni scientifiche programmate verso la fine di aprile, il telescopio procederà con circa 600 esposizioni giornaliere. Questo sforzo porterà alla realizzazione di una rappresentazione senza precedenti dell’Universo su scale inconcepibili fino ad ora. Attraverso la spettroscopia – che rappresenta la tecnica adottata dal telescopio per analizzare la luce raccolta – SPHEREx indagherà su fenomeni diversi; dall’analisi delle primissime frazioni temporali successive al Big Bang alla mappatura del ghiaccio e dell’acqua nella nostra galassia. Di particolare rilevanza è l’obiettivo centrale della missione: raccogliere dati sull’Epoca della Reionizzazione. Tale epoca segna un capitolo decisivo nella storia cosmica, durante il quale le prime stelle e galassie sono emerse ionizzando l’idrogeno neutro, cambiando radicalmente lo stato opaco dell’universo originario nel cosmo cristallino come appare oggi.

Gli obiettivi scientifici di SPHEREx e la sua sinergia con PUNCH

L’iniziativa SPHEREx è stata concepita per realizzare una mappatura celeste che si estende sull’intero firmamento, conducendo osservazioni ogni sei mesi nell’arco temporale stabilito di due anni. Il cuore pulsante dell’osservatorio consiste nell’impiego della spettroscopia nel vicino infrarosso, strumento chiave destinato a calcolare la distanza relativa di approssimativamente 450 milioni di galassie. Tale ricerca mira non solo a scrutare la disposizione della materia su vasta scala, ma anche a mettere alla prova i modelli teorici che descrivono l’inflazione cosmica, quella fase cruciale che avrebbe avuto luogo immediatamente dopo il Big Bang. Tra gli obiettivi principali vi è anche lo studio dettagliato delle caratteristiche chimiche in specifiche aree della nostra galassia; qui si pone particolare attenzione alle scorte ghiacciate d’acqua e anidride carbonica presenti. Comprendere come queste molecole si distribuiscano nei dischi protoplanetari e nelle nubi molecolari potrebbe offrire chiavi interpretative rilevanti riguardanti l’abitabilità dei pianeti extrasolari emergenti.

Aggiungendo ulteriore valore al campo dell’astrofisica osservativa, SPHEREx produrrà dati sinergici da affiancare a quelli generati dal rinomato James Webb Space Telescope, così come dal telescopio Hubble.

Un consorzio internazionale si occuperà dell’elaborazione dei dati, includendo importanti istituzioni scientifiche situate negli Stati Uniti, in Corea del Sud e Taiwan.

Nell’ambito delle sue iniziative, insieme alla missione SPHEREx, la NASA ha avviato anche il progetto denominato PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere). Questo programma si propone come complemento a SPHEREx focalizzandosi sulle interazioni tra la corona solare ed eliosfera. Il sistema sarà costituito da quattro satelliti che costituiranno una rete osservativa distribuita; questa infrastruttura mirerà a produrre immagini tridimensionali riguardanti il vento solare oltre alle espulsioni di massa coronale (CME). Tali fenomeni rivestono un’importanza cruciale nella meteorologia spaziale poiché possono provocare forti perturbazioni geomagnetiche con impatti diretti sulle infrastrutture terrestri quali reti elettriche o sistemi satellitari per telecomunicazioni. Attraverso il monitoraggio continuo offerto da PUNCH sarà possibile perfezionare i modelli volti alla previsione degli eventi solaristici nonché alla loro mitigazione.
L’intento finale include altresì l’analisi delle caratteristiche specifiche del plasma presente nel nostro sistema planetario assieme allo studio delle dinamiche associate al campo magnetico proveniente dal Sole. La ricerca in questione si propone di elucidare i processi che governano l’accelerazione e la propagazione delle particelle cariche all’interno del sistema solare. Tale comprensione avrà un impatto significativo sulla sicurezza, soprattutto in relazione alle future missioni spaziali destinate a un equipaggio umano.

Prospettive future e implicazioni per la Space Economy

L’inizio del programma scientifico di SPHEREx costituisce un punto nodale non solo per gli astronomi ma anche per l’intera economia spaziale. Le informazioni acquisite tramite questa iniziativa promettono implicazioni notevoli in ambito cosmologico: ci aiuteranno ad approfondire l’inflazione primordiale oltre che la distribuzione esistente delle galassie nell’universo. In aggiunta, esami mirati sulla presenza di molecole chiave nell’ambito della nostra galassia potranno offrire contributi significativi alle ricerche riguardanti l’origine della vita stessa e le possibilità abitative su altri pianeti. D’altra parte, PUNCH apporterà innovazioni sostanziali nel campo del monitoraggio atmosferico spaziale; tali strumenti avanzati sono destinati ad avere ripercussioni positive sul rispetto dei protocolli di sicurezza sia nelle operazioni umane che robotiche nei programmi esplorativi dello spazio.

A partire dai prossimi anni dovremmo assistere a una rivoluzione radicale nelle nostre metodologie d’analisi astrofisica nonché nello studio della fisica solare: ciò rappresenterà una preparazione essenziale per affrontare future ricerche innovative attraverso missioni indiscutibilmente avanzate nello sconfinato regno dello spazio profondo.

SPHEREx e PUNCH stanno creando una sinergia importante, sostenuta dalla dedizione della NASA e di altre agenzie spaziali. Questo congiungimento potrebbe portare alla luce gli enigmi dell’Universo, aprendo così la strada a innovazioni significative nell’ambito dell’esplorazione spaziale e nello sviluppo delle tecnologie associate.

Un Nuovo Orizzonte per la Conoscenza Cosmica

SPHEREx e PUNCH non sono solo missioni scientifiche, ma rappresentano un investimento nel futuro della conoscenza e dell’innovazione. La loro capacità di raccogliere dati su scala cosmica e di monitorare l’attività solare in tempo reale apre nuove prospettive per la ricerca scientifica e per lo sviluppo di tecnologie avanzate. Queste missioni dimostrano il potere della collaborazione internazionale e dell’ingegno umano nel superare le sfide dell’esplorazione spaziale e nel svelare i segreti dell’Universo.

Parlando in termini più semplici, immagina la space economy come un grande ecosistema in cui la ricerca scientifica, come quella condotta da SPHEREx, alimenta l’innovazione tecnologica. Questa innovazione, a sua volta, crea nuove opportunità commerciali e industriali, che a loro volta sostengono ulteriori ricerche scientifiche. Un esempio di nozione base di space economy applicabile a SPHEREx è il concetto di “beni pubblici globali”. I dati raccolti da SPHEREx, una volta resi pubblici, diventano un bene a disposizione di tutta la comunità scientifica mondiale, stimolando nuove scoperte e innovazioni. Una nozione più avanzata è quella di “esternalità positive”. La missione SPHEREx, pur avendo obiettivi scientifici specifici, genera esternalità positive in termini di sviluppo tecnologico, formazione di personale qualificato e aumento della consapevolezza pubblica sull’importanza della ricerca spaziale. Queste esternalità positive contribuiscono a rafforzare l’intero ecosistema della space economy.

Riflettiamo: cosa significa per noi, come società, investire in progetti come SPHEREx? Significa solo ampliare la nostra conoscenza dell’Universo, o c’è qualcosa di più profondo in gioco? Forse, significa anche coltivare la nostra curiosità, la nostra capacità di sognare e la nostra determinazione a superare i limiti di ciò che è possibile. E forse, in questo processo, scopriremo qualcosa di inaspettato su noi stessi e sul nostro posto nell’immensità del cosmo.