Lo sviluppo tecnologico dei telescopi ha subito una vorticosa accelerazione grazie allo sviluppo dei computers e dell’elettronica avanzata. L’ingegno profuso per superare il problema del seeing (vedi post precedente) e l’abbattimento dei gap esistenti nell’assorbimento atmosferico, sono veramente sorprendenti. I telescopi di oggi sono il frutto dell’intelletto e dell’ingegno dell’uomo e in mezzo a tutta questa tecnologia riaffiora ancora in noi il ricordo di quel semplice tubo con due lenti che Galileo puntò con successo verso i cieli oltre quattrocento anni fa. Per evitare banalizzazioni di genere i diversi telescopi di terra sono stati suddivisi in sette categorie.
Telescopi classici riflettori
Telescopi solari
Telescopi submillimetrici
Radio Telescopi
Telescopi per il rilevamento dei raggi cosmici
Telescopi per il rilevamento dei neutrini
Telescopi per il rilevamento delle onde gravitazionali
Per alcuni di questi strumenti il nome telescopio sembra essere inappropriato. Ma vediamo ora una piccola panoramica dei diversi tipi di telescopi nelle immagini seguenti.
Very Large Telescope: Sistema di 4 telescopi ottico/infrarosso con gli specchi primari da 8.2 m di diametro. Costruito e gestito dall’ESO è situato 2635 m s.l.m. sul Cerro Paranal nel deserto di Atacama in Cile. I quattro telescopi possono utilizzare la tecnica interferometrica anche grazie all’utilizzo dei quattro telescopi ausiliari da 1.8 m di diametro.
Telescopi Keck: Osservatorio formato da due telescopi aventi entrambi lo specchio primario di 10 m di diametro composto da 36 specchi esagonali. Possono lavorare assieme utilizzando la tecnica interferometrica. Sono situati a 4145 m s.l.m. sulla sommità del monte Mauna Kea alle Hawaii.
Telescopio Subaru: Osservatorio della società astronomica nazionale del Giappone, ubicato sul monte Mauna Kea alle Hawaii. Lo specchio primario è da 8.2 m.
Osservatorio Gemini: E’ formato da due telescopi da 8.1 m di diametro, situati il primo sul monte Mauna Kea alle Hawaii ed il secondo sul Cerro Pachon in Cile.
Telescopio solare svedese: Telescopio solare da 1 m di diametro in cima al monte Roque de Los Muchachos a La Palma alle Canarie. E’ il secondo rifrattore al mondo come dimensioni ed utilizza un tubo a vuoto per ottenere immagini nitide del Sole con l’ausilio dell’ottica adattiva.
James Clerk Maxwell Observatory: E’ un telescopio submillimetrico situato sul monte Mauna Kea alle Hawaii. E’ il più grande al mondo nel suo genere e viene utilizzato per studiare il sistema solare, le polveri e i gas interstellari e le galassie lontane.
Parkes Observatory: E’ un radio telescopio orientabile del diametro di 64 m vicino alla città di Parkes nel distretto del new south wales in Australia. Parti delle immagini televisive dell’allunaggio dell’Apollo 11 viste in tutto il globo sono state affidate a questo telescopio. Dobbiamo inoltre ad esso la scoperta nel 1963 del primo Quasar.
Very Large Array: E’ formato da 27 antenne indipendenti ognuna del diametro di 25 m. Le antenne sono posizionate lungo tre braccia a forma di Y ognuno della lunghezza di 21 Km e sfruttano al meglio la tecnica interferometrica. Sono situate nella piana di San Augustin in Messico.
MAGIC Telescope: Ha un diametro di 17 m e rileva la radiazione gamma. E’ ubicato nell’Osservatorio del Roque de Los Muchachos a La Palma nelle Isole Canarie a 2200 m s.l.m.
Pierre Auger Observatory: E’ una cisterna da 1600 litri d’acqua distribuita su un’area di circa 3000 Km quadrati su di una griglia triangolare nella Pampa Amarilla in Argentina. Rileva le particelle ad alta energia generate dai raggi cosmici a contatto con l’atmosfera terrestre. E’ affiancato da rilevatori ottici in grado di misurare la fluorescenza dell’azoto atmosferico quando viene attraversato dalle particelle energetiche.
Come avete visto per alcuni il termine telescopio è quasi fuori luogo. Ma ognuno di essi nel proprio raggio d’azione è a pieno diritto definibile come tale. Nel prossimo post parleremo dei telescopi spaziali.
Dopo aver pernottato nell’igloo in PVC dell’astro hotel Elqui Domus, ripartiamo alla volta dell’osservatorio astronomico dell’ESO situato a La Silla. L’osservatorio si trova ai margini del Deserto di Atacama, a 600 km a nord di Santiago del Cile e a un’altitudine di 2400 metri slm. Come altri osservatori in questa zona, La Silla è situato lontano da sorgenti di inquinamento luminoso e, come l’Osservatorio del Paranal, sede del VLT, ha uno dei cieli notturni più bui della Terra. La Silla è una roccaforte dell’ESO sin dagli anni ’60. Qui l’ESO gestisce due telescopi della classe dei 4 metri, fra i più produttivi al mondo.
Cancello d’accesso all’osservatorio
Lasciato il cancello per l’identificazione e l’accesso al sito, saliamo in macchina ed arriviamo dopo circa 10 minuti in cima a La Silla. Dopo una breve introduzione da parte della guida scientifica dell’ESO, iniziamo la visita dal telescopio NTT (New Technology Telescope) che ci attende con la sua imponenza in cima alla rampa.
NTT sullo sfondo
Il New Technology Telescope da 3,58 metri (NTT) ha aperto nuove strade all’ingegneria e alla progettazione dei telescopi ed è stato il primo al mondo in cui lo specchio principale viene controllato da un computer (ottica attiva), una tecnologia sviluppata all’ESO e ora applicata alla maggior parte degli attuali grandi telescopi nel mondo.
La cupola del telescopio NTT
Lo specchio secondario da 0,875 metriDettagli della camera CCD
Continuiamo la nostra visita all’interno della cupola che ospita il telescopio da 3,6 metri. Questo telescopio ospita ora il principale cercatore di pianeti extrasolari: HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), uno spettrografo di precisione ineguagliabile.
Telescopio da 3,6 m sullo sfondo
Sostiamo d’innanzi al maestoso telescopio attraversato dai raggi del sole che penetrano la cupola.
Specchio secondarioDettaglio della montaturaScorcio in proiezioneLa gabbia di Cassegrain
Alla base del telescopio si trova la Cassegrain cage. All’interno di essa sono alloggiati gli spettrografi e altri strumenti. I primi tempi questa gabbia ospitava al suo interno l’astronomo osservatore. Oggi gli strumenti di controllo remoto hanno eliminato la necessità della presenza umana all’interno della gabbia stessa. Usciamo dalla cupola e in lontananza scorgiamo la nostra prossima meta: il telescopio submillimetrico svedese.
Telescopio submillimetrico
Questo radiotelescopio da 15 m di diametro, costruito nel 1987 è stato il primo della sua classe ad operare nell’emisfero australe. E’ stato dismesso nel 2003.
Swedish telescope view
In passato è stato utilizzato per le osservazioni nella finestra della radiazione elettromagnetica delle onde submillimetriche di regioni del cielo quali il centro galattico e le nubi di Magellano.
Scendiamo ora per la parte finale del nostro tour, visitando la control room ove remotamente vengono pilotati I telescopi presenti nel sito. Prima però gettiamo uno sguardo dall’alto dell’intero sito.
La Silla landscape
Riprendiamo la macchina ed arriviamo al centro di controllo.
La Silla control room
In questo stabile il personale scientifico e non ha a disposizione tutta una serie di strumenti a controllo remoto per governare tutti gli strumenti osservativi disponibili nel sito. La foto seguente mostra uno scorcio di un desk operativo dove astronomi, ingegneri ed operatori condividono lo spazio osservativo.
La Silla control desk
Al momento della nostra visita gli operatori dei telescopi stavano approntando le procedure propedeutiche alle osservazioni notturne che da li a poche ore sarebbero iniziate. Girando per la control room ci imbattiamo in questo avviso molto divertente.
Compilate il mission report e ritirate la tazza come souvenir…
Un gadget divertente che viene donato ai ricercatori che adempiono alle procedure operative vigenti nel sito. La nostra visita si conclude qui e lasciamo l’osservatorio per far ritorno a La Serena, dove ci godiamo il tramonto sull’oceano e ci prepariamo alla prossima tappa. Ci rivediamo all’isola di Pasqua. Bye Bye…
La Serena Ocean sunset
Se vi siete appassionati date uno sguardo a questo video dell’ESO che vi mostra l’osservatorio di La Silla…
Dopo aver trascorso la prima notte a San Pedro de Atacama, partiamo alla volta dell’Osservatorio ALMA dell’ESO. Ci rechiamo alla fermata del bus che ci conduce dopo circa 70 Km al gate dell’Osservatorio dove ci accoglie il cane guardia del sito.
Fido all’ALMA gate
Dopo un’accurata annusata attorno al nostro bus, fido ci fa entrare e proseguiamo fino al campo base. Continuamo a salire sino a raggiungere i 2900 metri di altitudine attorniati dall’immancabile panorama desertico.
Panorama desertico durante l’ascesa verso il campo base 2900 mt.
Arriviamo finalmente al campo base ove vi sono gli edifici con le control rooms e le officine per la manutenzione delle antenne.
Sullo sfondo il campo base
Ma a questo punto vi state chiedendo ma cos’è l’ALMA? In lingua spagnola significa “anima” ma è l’acronimo di “Atacama Large Millimeter-submillimeter Array”. E’ un telescopio modernissimo creato per studiare la luce proveniente da alcuni dei più freddi oggetti dell’Universo. Questa luce ha lunghezze d’onda di circa un millimetro, fra la luce infrarossa e le onde radio, ed è perciò conosciuta come radiazione millimetrica e submillimetrica. ALMA è composta da 66 antenne di alta precisione, disseminate a distanze che raggiungono i 16 chilometri. Ma perchè costruire un telescopio di queste proporzioni proprio qui?
La radiazione millimetrica e submillimetrica apre una finestra sull’enigmatico Universo freddo, ma i segnali provenienti dallo spazio sono fortemente assorbiti dal vapore acqueo presente nell’atmosfera terrestre. Per questo i telescopi per questo tipo di astronomia devono essere costruiti in siti elevati e secchi, come quello di 5000 metri dell’altopiano di Chajnantor, il sito del più alto osservatorio astronomico sulla Terra.
Il sito di ALMA, circa 70 kilometri a est di San Pedro di Atacama, nel nord del Cile, è uno dei luoghi più secchi della Terra. Gli astronomi vi trovano condizioni ineguagliabili per l’osservazione, ma devono gestire un osservatorio di frontiera in condizioni molto difficili. Il Chajnantor è 750 m più in alto dell’Osservatorio di Mauna Kea, e 2400 metri più in alto del VLT sul Cerro Paranal.
L’accesso ai visitatori è consentito esclusivamente al campo base, in quanto al plateau ove sono installate le antenne a 5000 mt. è accessibile solamente al personale di manutenzione e agli ingegneri. Nello spazio riservato alla manutenzione troviamo una delle antenne che è stata trasportata dai 5000 mt. ai 2900 mt.
Antenna da 12 mt. di diametro
Queste antenne costituite da acciaio e alluminio e fibra di carbonio CFRP, vengono trasportate utilizzando mezzi eccezionali che viaggiano alla velocità di 20 Km/h.
Mezzo di trasporto delle antenne
Andiamo ora all’interno della control room ove i segnali raccolti dalle antenne vengono elaborati e visualizzati sugli schermi dei computers.
Control room con scienziati in un momento di relax
Poi ci soffermiamo sulla console che mostra la situazione delle antenne attualmente in funzione e la weather station che fornisce dati telemetrici sulle condizioni atmosferiche presenti sul plateau a 5000 mt.
consoles con principali dati di funzionamento delle antenne
Restiamo qualche minuto oltre il previsto perchè cogliamo l’occasione per scambiare quattro chiacchiere con alcuni scienziati presenti nella stanza. E’ un momento molto emozionante per capire da coloro che vivono quotidianamente la ricerca delle risposte fondamentali per la nostra comprensione, quali sono ad oggi le scoperte che inevitabilmente innescheranno nuove domande che saranno la base per le future indagini scientifiche. Salutiamo gli scienziati così cortesi e disponibili e proseguiamo il tour all’interno dell’edificio. Giungiamo ad un laboratorio ove vengono testati e tarati gli strumenti di rilevazione dei segnali. Qui vengono preparati i nuovi strumenti e riparati quelli attualmente in produzione mantenendoli sempre al massimo dell’efficienza.
Laboratorio per la messa a punto degli strumenti di rilevazione.
Usciamo dall’edificio e ci soffermiamo qualche istante ancora per osservare gli alloggi dedicati al personale dislocato presso l’osservatorio.
Alloggi per il personale.
La nostra visita è terminata, risaliamo sul bus, scendiamo verso il gate e salutiamo il mitico fido che ci concede un’ultima annusata in segno di saluto. Rientriamo a San Pedro per passare il pomeriggio in totale relax, pronti per le escursioni del giorno seguente.
Dopo l’affascinante visita alle cupole dei telescopi VLT, ci siamo recati alla residenza ove il personale scientifico -e non- trova dimora.
Vi ricordate il film di James Bond “Quantum of Solace”? Si alcune scene sono state girate all’interno ed anche all’esterno di questa struttura. Le facilities garantiscono alloggi, ristoranti, sale riunioni e la parte svago con piscina, microclima tropicale, palestra, cinema, etc… Alzando lo sguardo verso la cupola in vetro balza subito all’occhio il telone bianco al centro. A cosa serve?
Al calar della sera dalle 18.30 in poi il telone viene dispiegato e copre l’intera cupola. Questo impedisce alla luce interna di fuoriuscire ed inquinare il buio all’esterno. L’inquinamento luminoso è il nemico numero uno per le osservazioni astronomiche e nel sito del Paranal anche le luci dei fari delle automobili possono dare fastidio.
E’ arrivato il momento di lasciare il sito e proseguire il nostro viaggio. Le emozioni provate nel vedere in questo paesaggio marziano l’ingegno umano al servizio della conoscenza sono indescrivibili. Bisogna solcare quelle strade e osservare da vicino quelle cattedrali nel deserto, portavoci di una bramosia di sapere che ha spinto il genere umano sino ai nostri giorni.
Dopo un totale di sedici ore di volo da Roma a Santiago del Cile, ci siamo trasferiti nella città di Antofagasta. E’ una città portuale nel Cile settentrionale che si affaccia sull’Oceano Pacifico. Si trova a circa 1.100 Km a nord della capitale Santiago. E’ una cittadina di lavoratori minerari e di pescatori. A noi non ha entusiasmato molto ma è anche vero che abbiamo pernottato e il giorno seguente siamo andati a visitare l’osservatorio astronomico Paranal.
Osservatorio Astronomico Paranal
La nostra prima meta in terra cilena. Situato sul Cerro Paranal, nel deserto di Atacama(120 km a sud di Antofagasta), è stato realizzato e gestito dall’European Southern Observatory. Il Cerro Paranal è una montagna alta 2635 metri, situata a 12 km dalla costa sull’Oceano Pacifico, che si trova in una delle zone più secche di tutto il pianeta.
Dopo la consueta registrazione di rito al gate d’ingresso entriamo in questa struttura ove è possibile vedere delle gigantografie di paesaggi cosmici e ritiriamo anche il caschetto di sicurezza necessario per il proseguo della visita.
Dopo un breve tragitto in macchina arriviamo finalmente al plateau dove troneggiano le cupole che contengono al loro interno i telescopi da 8.2 mt di diametro.
Le guide ESO ci dividono i due gruppi: uno in lingua inglese l’altro in lingua spagnola. Dopo la recita delle safety policies, indossiamo i caschetti e ci addentriamo nel cuore di uno dei quattro telescopi. Entrati nella cupola, saliamo una scaletta in ferro e raggiungiamo una pedana da dove possiamo vedere lo specchio primario del telescopio.
Spesso solo 18 centimetri, è troppo sottile per mantenere la propria forma da solo. A tale scopo esso è sorretto da 150 pistoncini idraulici che ne aggiustano la forma ogni volta che il telescopio viene mosso in una nuova direzione. Tali dispositivi fanno parte della cosiddetta ottica adattiva il cui obiettivo è quello di correggere gli errori introdotti dalle turbolenze atmosferiche. Tornando di nuovo a terra possiamo osservare lo specchio secondario ove vengono focalizzate le onde dello spettro elettromagnetico nella banda del visibile provenienti dal primario.
Nella parte inferiore della struttura si trova l’elettronica contenete la camera CCD (Charge-Coupled Device) e nella parte evidenziata in rosso vedete i cavi che partono dai rilevatori laterali e finiscono nelle camere sotterranee ove i raggi luminosi provienti dalle stelle finiscono in un labirinto di specchi e dispositivi elettronici che compongono il sistema di interferometria.
Nella foto seguente si nota uno scorcio di uno dei sensori laterali di cui vi parlavo.
Il sistema di interferometria consente agli astronomi di vedere dettagli fino a 25 volte più fini rispetto a quelli osservabili con i singoli telescopi. Nel VLTI i fasci di luce sono combinati per mezzo di un sistema complesso di specchi in tunnel sotterranei che devono mantenere uguali i percorsi del segnale luminoso a meno di 1/1000 mm lungo un percorso di oltre cento metri. Con questo tipo di precisione il VLTI può ricostruire immagini con una risoluzione angolare del millesimo di arcosecondo, equivalente a distinguere i fari di un’automobile alla distanza della Luna. I telescopi di 8,2 metri di diametro possono essere usati anche individualmente. Con un telescopio di questa dimensione si possono ottenere immagini di corpi celesti fino a magnitudine 30 con un’esposizione di un’ora. Questo corrisponde a vedere oggetti che sono quattro miliardi di volte meno luminosi di quelli che possono essere visti a occhio nudo.
Finita la visita all’interno della cupola, passiamo nella control room dove gli astronomi possono visualizzare le immagini raccolte dai telescopi.
All’interno della control room vi sono quattro isole e ognuna di esse si riferisce ad uno dei quattro telescopi. Una quinta isola è dedicata ai projects managers che si alternano a seconda dei progetti scientifici in corso in un determinato momento. Ritornati sul plateau osserviamo anche i quattro telescopi ausiliari da 1.8 mt di diametro.
Questi telescopi si muovono su binari e possono assumere diverse configurazioni a seconda di quanto richiesto dagli astronomi e dal particolare progetto in corso.
Per adesso un saluto dal tempio del telescopio più grande del mondo. Nel prossimo post vedremo l’oasi nel deserto ove gli astronomi possono rilassarsi, incontrarsi, discutere etc…
Inseguendo le stelle 