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APEX partecipa all'osservazione più nitida di sempre

I telescopi di Cile, Hawaii e Arizona raggiungono una risoluzione due milioni di volte maggiore dell'occhio umano

18 luglio 2012

Un'equipe internazionale di astronomi ha osservato il cuore di un quasar lontano con una risoluzione mai raggiunta prima, due milioni di volte meglio dell'occhio umano. Le osservazioni, effettuate collegando per la prima volta il telescopio APEX (Atacama Pathfinder Experiment) [1] ad altri due in continenti diversi, rappresentano un passo fondamentale verso lo spettacolare scopo scientifico del progetto "Event Horizon Telescope" [2]: ottenere l'immagine di un buco nero supermassiccio al centro della nostra e di altre galassie.

Gli astronomi hanno collegato APEX, in Cile, a SMA (Submillimeter Array) [3] alle Hawaii, USA e SMT (Submillimeter Telescope) [4] in Arizona, USA. Hanno così potuto realizzare l'osservazione diretta più nitida di sempre [5] del centro di una galassia distante, il quasar brillante 3C 279, che contiene un buco nero supermassiccio con una massa circa un miliardo di volte quella del Sole e così lontano dalla Terra che la sua luce ha impegato più di 5 miliardi di anni per raggiungerci. APEX è una collaborazione tra il Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), l'Onsala Space Observatory (OSO) e l'ESO. APEX viene gestito da ESO.

I telescopi sono stati collegati per mezzo di una tecnica nota come VLBI (Very Long Baseline Interferometry).  Più un telescopio è grande e più nitide sono le osservazioni che si possono effetturare, e l'interferometria permette di far funzionare molti telescopi come se fossero un solo telescopio grande come la distanza  - o "baseline" - tra loro. Usando il VLBI, le osservazioni più nitide possono essere realizzate spingendo al massimo la distanza tra i telescopi. Per le osservazioni del quasar, l'equipe ha usato tre telescopi per creare un interferometro con "baseline" transocontinentale di 9447 km tra il Cile e le Hawaii, 7174 km tra il Cile e l'Arizona e 4627 km tra l'Arizona e le Hawaii. Collegare APEX in Cile a questa rete era  fondamentale, perchè  questa rappresenta la "baseline" più lunga.

Le osservazioni sono state eseguite nella banda radio a una lunghezza d'onda di 1,3 mm. Questa è la prima volta che un'osservazione a una lunghezza d'onda così piccola è stata eseguita con "baseline" così lunghe. Le osservazioni hanno raggiunto una nitidezza, o risoluzione angolare, di appena 28 microarcosecondi - circa otto miliardesimi di grado. Ciò significa poter distinguere dettagli due milioni di volte più piccoli di quelli che distingue l'occhio umano. Osservazioni così nitide possono indagare dimensioni minori di un anno luce all'interno del quasar - un risultato notevole per un obiettivo a miliardi di anni luce da noi.

Queste osservazioni rappresentano una pietra miliare verso la possibilità di ottenere immagini dei buchi neri supermassicci e delle regioni circostanti. Nel futuro si progetta di collegare un numero ancora maggiore di telescopi per creare il cosiddetto "Event Horizon Telescope", il Telescopio dell'Orizzonte degli Eventi. Questo telescopio potrà osservare l'ombra del buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea e in altre galassie vicine. L'ombra - una regione scura contro uno sfondo luminoso - è causata dalla curvatura della traiettoria dei raggi di luce da parte del buco nero e sarebbe la prima evidenza osservativa diretta dell'esistenza dell'orizzonte degli eventi in un buco nero, il confine da cui neppure la luce può sfuggire.

L'esperimento è la prima osservazione VLBI di APEX e rappresenta il culmine di tre anni di duro lavoro al sito d'alta quota di APEX sulla piana di Chajnantor, a 5000 metri di altitudine nelle Ande Cilene, dove la pressione atmosferica è solo metà di quella al livello del mare. Per preparare APEX per il VLBI, alcuni scienziati tedeschi e svedesi hanno installato nuovi sistemi digitali di acquisizione dati, un orologio atomico molto preciso e un registratore pressurizzato capace di immagazzinare 4 gigabit al secondo per molte ore in condizioni ambientali avverse [6]. I dati - 4 terabyte per ogni telescopio - sono stati spediti in Germania su dischi rigidi e elaborati al Max Planck Institute per la Radioastronomia di Bonn.

Il successo raggiunto con l'aggiunta di APEX è importante per un'altra ragione: APEX ha la stessa ubicazione e molti aspetti tecnologici simili al nuovo telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) [7]. ALMA è ancora in costruzione e sarà alla fine composto da 54 antenne con lo stesso diametro, 12 metri, di APEX, oltre a 12 antenne più piccole, con un diametro di 7 metri. La possibilità di collegare ALMA alla rete è attualmente allo studio. Con l'area di raccolta così grande di ALMA, le osservazioni potrebbero raggiungere una sensibilità dieci volte maggiore di questi test iniziali. Questo renderebbe l'ombra del buco nero supermassiccio della Via Lattea a portata di mano delle future osservazioni.

Note

[1] APEX è una collaborazione tra il Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), l'Onsala Space Observatory (OSO) e l'ESO. La gestione di APEX a Chajnantor è affidata all'ESO. APEX è un precursore del telescopio di nuova generazione submillimetrico, ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) in costruzione sullo stesso pianoro.

[2] Il progetto del Telescopio dell'Orizzonte degli Eventi (Event Horizon Telescope) è una collaborazione internazionale, coordinata dall'Osservatorio di Haystack dell'MIT (USA).

[3] SMA (Submillimeter Array) a Mauna Kea (Hawaii) consiste di 8 antenne di 6 metri di diametro ciascuno ed è gestito dallo Smithsonian Astrophysical Observatory (USA) e dall'Institute of Astronomy and Astrophysics dell'Academia Sinica (Taiwan).

[4] SMT (Submillimeter Telescope), un telescopio da 10 metri di diametro sulla cima di Mount Graham, Arizona, è gestito dall'Arizona Radio Observatory (ARO) di Tucson, Arizona (USA).

[5] Alcune tecniche indirette sono state usate per indagare scale più piccole, per esempio il microlensing (si veda heic1116) o la scintillazione interstellare, ma questo è un record per le osservazioni dirette.

[6] Questi sistemi sono stati sviluppati in parallelo negli USA (MIT-Haystack Observatory) e in Europa (MPIfR, la stazione VLBI di Noto dell'INAF — Istituto di Radioastronomia e HAT-Lab). Un maser a idrogeno come standard temporale (T4Science) è stato installato proprio come orologio atomico molto preciso. SMT e SMA erano già stati equipaggiati per il VLBI in modo analogo.

[7] ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), una struttura astronomica internazionale, è costruita in partnership tra Europa, Nord America e Asia Orientale in cooperazione con la Repubblica del Cile. L'ESO è il partner europeo di ALMA.

Ulteriori Informazioni

Nel 2012 cade il 50o anniversario della fondazione dell'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo).  L'ESO è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 15 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Gran Bretagna, Italia, Olanda, Portogallo, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner europeo di un telescopio astronomico di concetto rivoluzionario, ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. L'ESO al momento sta progettando l'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), della classe dei 40 metri, che opera nell'ottico e infrarosso vicino e che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

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Contatti

Anna Wolter
INAF-Osservatorio Astronomico di Brera
Milano, ITALY
Tel.: +39 02 72320321
E-mail: anna.wolter@brera.inaf.it

Alan Roy
APEX VLBI Project Lead, Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Tel.: +49 228 525 191
E-mail: aroy@mpifr-bonn.mpg.de

Thomas Krichbaum
APEX VLBI Project Scientist, Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Bonn, Germany
Tel.: +49 228 525 295
E-mail: tkrichbaum@mpifr-bonn.mpg.de

Shep Doeleman
MIT Haystack Observatory
Westford, USA
Tel.: +1 781 981 5400 x5904
E-mail: dole@haystack.mit.edu

Michael Lindqvist
Onsala Space Observatory
Onsala, Sweden
Tel.: +46 31 772 5508
E-mail: michael.lindqvist@chalmers.se

Lucy Ziurys
Director, Arizona Radio Observatory
Tucson, USA
Tel.: +1 520 621-6525
E-mail: lziurys@as.arizona.edu

Jonathan Weintroub
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Cambridge, USA
Tel.: +1 617 495 7319
E-mail: jweintroub@cfa.harvard.edu

Douglas Pierce-Price
APEX Public Information Officer, ESO
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6759
E-mail: dpiercep@eso.org

Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1229.

Sul Comunicato Stampa

Comunicato Stampa N":eso1229it
Nome:3C 279
Tipo:• Early Universe : Galaxy : Activity : AGN : Quasar
Facility:Atacama Pathfinder Experiment

Immagini

Rappresentazione artistica del quasar 3C279
Rappresentazione artistica del quasar 3C279
Posizione dei telescopi utilizzati per l'osservazione VLBI a 1,3 mm del quasar 3C 279.
Posizione dei telescopi utilizzati per l'osservazione VLBI a 1,3 mm del quasar 3C 279.
L'esperimento APEX (Atacama Pathfinder Experiment)
L'esperimento APEX (Atacama Pathfinder Experiment)
SMT (Submillimeter Telescope) all'Arizona Radio Observatory
SMT (Submillimeter Telescope) all'Arizona Radio Observatory
SMA (Submillimeter Array) a Mauna Kea, Hawaii
SMA (Submillimeter Array) a Mauna Kea, Hawaii
Posizione del quasar 3C279, nella costellazione della Vergine
Posizione del quasar 3C279, nella costellazione della Vergine

Video

Rappresentazione artistica del quasar 3C 279
Rappresentazione artistica del quasar 3C 279
Posizione dei telescopi utilizzati nell'osservazione VLBI a 1,3 m del quasar 3C 279
Posizione dei telescopi utilizzati nell'osservazione VLBI a 1,3 m del quasar 3C 279
Rappresentazione artistica del quasar 3C 279 (versione alternativa)
Rappresentazione artistica del quasar 3C 279 (versione alternativa)

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