EXCITE (EXoplanet Climate Infrared TElescope) è appeso al soffitto della sede della Columbia Scientific Balloon Facility a Fort Sumner, New Mexico. Credits: NASA/Jeanette Kazmierczak
La missione EXCITE (EXoplanet Climate Infrared TElescope) della NASA è pronta per il suo lancio di prova. EXCITE studierà le atmosfere degli esopianeti durante una serie di voli scientifici circumpolari di lunga durata, su un pallone aerostatico riempito di elio.
Una volta operativa, EXCITE volerà a circa 40 km dalla superficie, ovvero al di sopra del 99.5% dell’atmosfera terrestre. A quell’altitudine, il telescopio sarà in grado di osservare più lunghezze d’onda infrarosse con poca interferenza, rispetto a quanto sia possibile a Terra.
In questo modo, EXCITE potrà fornire immagini tridimensionali dell’atmosfera e profili della temperatura dei pianeti che osserverà, raccogliendo dati per tutto il tempo in cui i mondi orbitano attorno alle loro stelle. Misurazioni che finora sono state eseguite pochissime volte dai telescopi spaziali, e che richiedono un telescopio molto stabile, in grado di tracciare un pianeta per diversi giorni alla volta.
Prima del lancio operativo, EXCITE dovrà completare un volo di prova nell’autunno 2024 da Fort Sumner, in New Mexico. Questo video mostra un render di EXCITE in volo. Credits: NASA
Da 40 km di altezza, EXCITE raccoglierà la luce infrarossa proveniente dai pianeti che osserverà e la irradierà nello spettrometro presente a bordo. Qui la luce attraverserà una specie di piccolo percorso a ostacoli, rimbalzando su alcuni specchi e attraverso un prisma prima di raggiungere il rilevatore.
Lo spettrometro è alloggiato in un recipiente chiamato criostato, situato dietro il telescopio. Il criostato raffredda il rilevatore dello spettrometro, un tempo candidato al volo sullo strumento NIRSpec (Near InfraRed Spectrograph) di Webb, a circa -210 gradi Celsius, in modo da poter misurare piccole variazioni di intensità nella luce infrarossa.
L’intero telescopio e il gruppo criostato poggiano su una base a forma di barca a remi, dove possono ruotare lungo tre assi per mantenere un puntamento stabile verso il basso fino a 50 milliarcosecondi.
EXCITE è stato costruito principalmente da NASA Goddard, Brown, Arizona State University e StarSpec Technologies in Ontario, con il supporto aggiuntivo di collaboratori negli Stati Uniti, in Canada, in Italia e nel Regno Unito.
EXCITE studierà i Gioviani caldi (hot jupiters). Si tratta di esopianeti giganti gassosi che completano un’orbita una volta ogni uno o due giorni, con temperature dell’ordine delle migliaia di gradi. Questi mondi sono bloccati dalle maree, ovvero hanno un lato sempre rivolto verso la stella.
Il telescopio osserverà come il calore si distribuisce su questi pianeti, dall’emisfero caldo rivolto verso la stella al lato notturno, relativamente più freddo.
Determinerà anche come le molecole nell’atmosfera di un mondo assorbono ed emettono luce sull’intera orbita, un processo chiamato spettroscopia a risoluzione di fase (phase-resolved spectroscopy). Questi dati non solo possono rivelare la presenza di composti atmosferici come acqua, metano, anidride carbonica e altri, ma anche come questi circolano a livello globale mentre il pianeta orbita attorno alla sua stella.
Finora solo i telescopi spaziali Hubble, James Webb e Spitzer hanno raccolto una manciata di misurazioni simili a quelle che EXCITE otterrà. Nel 2014, per esempio, Hubble e Spitzer hanno osservato un esopianeta chiamato WASP-43 b: per raccogliere dati durante le 22 ore di durata del giorno di questo pianeta, gli scienziati hanno avuto bisogno di 60 ore di tempo Hubble e 46 ore di tempo Spitzer. Decisamente tante.
Studi come questo su osservatori spaziali sono quindi difficili. Il tempo è una risorsa limitata, e ci sono centinaia di richieste per ogni slot temporale di questi telescopi.
I palloni scientifici della NASA offrono invece un accesso frequente e a basso costo allo spazio vicino, per condurre indagini scientifiche e maturazione tecnologica in campi come l’astrofisica, l’eliofisica e la ricerca atmosferica.
Durante il suo primo volo scientifico, EXCITE mira a volare per oltre una dozzina di giorni dal sito della Columbia Scientific Balloon Facility, in Antartide. Al polo, le stelle che EXCITE punterà non tramonteranno, perciò le osservazioni non saranno interrotte. “Ci auguriamo che la missione raddoppierà effettivamente il numero di spettri a risoluzione di fase disponibili per la comunità scientifica” ha affermato Kyle Helson, membro del team EXCITE e ricercatore presso l’Università del Maryland e NASA Goddard.
Qui tutti gli aggiornamenti sui prossimi voli.
Questa la pagina ufficiale NASA per la missione EXCITE.
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