Il chiaro cielo notturno offre una delle visioni più belle della natura.
L'occhio si adatta all'oscurità e le pupille si dilatano
per catturare più luce e permettere che anche le stelle più tenui possano essere osservate.
L'area dell'occhio umano per catturare la luce però è piccola.
Per osservare più in profondità nel cielo notturno, gli astronomi hanno bisogno di telescopi con enormi specchi primari per fare un lavoro migliore.
Questo è l'ESOcast!
Scienza d'avanguardia e vita dietro le quinte di ESO,
l'Osservatorio Europeo Australe.
Esplorando l'ultima frontiera con il nostro anfitrione Dr. Joe Liske, alias Dr. J.
Perché gli astronomi voglio avere telescopi sempre più grandi?
Beh, in realtà è molto semplice!
Sono solo due i motivi:
Il motivo numero uno è che più grande è lo specchio primario del telescopio,
più luce si riesce a catturare per unità di tempo.
Questo significa che si possono osservare oggetti molto deboli.
Il motivo numero due è che la risoluzione del tuo telescopio,
che è la definizione delle immagini che puoi fare con il telescopio
dipende dalla dimensione dello specchio primario.
Più grande è il telescopio, più nitide saranno le immagini che potrai ottenere.
Quali sono i limiti però? Quanto puoi ingrandire un telescopio?
Quali sono le sfide a cui incorrono i costruttori di telescopi realizzando specchi sempre più grandi?
Dall'invenzione dei telescopi riflettori,
gli specchi sono diventati sempre più grandi.
Quando il telescopio di 3,6 metri di ESO nella Silla iniziò le sue operazioni nel 1977
era un tipico esempio del disegno classico dei maggiori telescopi di quel periodo.
Lo specchio primario era costituito da un singolo disco di vetro con un diametro di 3.6 metri.
Per ottenere uno specchio così rigido e solido, questo deve essere relativamente spesso - il che lo rende molto pesante:
Lo specchio di 3,6 metri è di circa mezzo metro di spessore e pesa 11 tonnellate!
Per permettere che questo specchio molto pesante possa essere puntato con precisione,
intorno ad esso deve essere costruita una struttura massiccia ma bilanciata con precisione.
Si sono costruiti telescopi con specchi ancora più grandi, grossi e per questo più pesanti,
per poi finalmente capire che si era raggiunto il limite del suo design classico.
A questo punto gli ingegneri si saranno arresi e avranno smesso di sognare telescopi ancora più grandi?
Beh, certo che no.
Ma spianare la strada a specchi più grandi e luminosi necessitò di un'idea innovativa.
Il risultato fu il New Technology Telescope di ESO, o NTT per abbreviare.
L'NTT fu un telescopio realmente rivoluzionario quando fu costruito,
perché aveva un sistema chiamato ottica attiva.
Prima dell'invenzione dell'ottica attiva, gli specchi dei telescopi dovevano essere spessi
e per questo, pesanti al fine di essere rigidi,
ma con l'ottica attiva si poteva permettere agli specchi dei telescopi di essere flessibili
e perciò relativamente leggeri e sottili.
Lo specchio sottile dell'NNT è più probabile che si curvi per via della gravità.
Con l'ottica attiva lo specchio flessibile si pone in un complesso sistema di supporto con attuatori controllati al computer che aggiustano la forma dello specchio
e compensano la deformazione dello specchio durante le osservazioni.
In questo modo, si mantiene la miglior qualità possibile dell'immagine in tutto il momento.
L'NNT ebbe un grandioso successo!
Nonostante lo specchio principale sia di 3,6 metri il suo diametro è di soli 24 centimetri di spessore.
Il nuovo design dello specchio rese possibile spezzare le barriere dei 6 metri dei classici telescopi e d'impegnarsi per specchi più grandi della classe di 8 metri.
Telescopi come il Very Large Telescope di ESO, o VLT.
Il VLT si compone di 4 Unità Telescopiche con specchi primari di 8,2 metri di diametro.
Ogni specchio è spesso soli 17,5 cm e pesa solo 23 tonnellate.
Naturalmente, l'ottica attiva gioca un ruolo fondamentale qui.
La forma dello specchio viene controllata attivamente attraverso 150 attuatori di forza assiale.
Basato sulla tecnologia più recente disponibile, il VLT offre immagini di qualità ottica incredibile.
Però uno specchio di 8 metri di una sola parte solida è al limite di quanto possa essere sostenuto, trasportato e mantenuto.
Per poter costruire telescopi con aree ancora più ampie per catturare più luce,
non si ha altra scelta che dividere lo specchio primario in parti individuali chiamate segmenti.
Fu il concetto di uno specchio primario segmentato che permise agli astronomi e ingegneri di concepire telescopi veramente giganteschi.
Telescopi come il futuro European Extremely Large Telescope,
che attualmente è nelle prime fasi di costruzione.
L'E-ELT avrà uno specchio principale gigante di 39 metri di diametro.
Sarà composto da 798 segmenti esagonali individuali,
intorno ai 1,4 metri di larghezza e di soli 5 cm di spessore.
Ogni segmento e la sua posizione rispetto ai segmenti che lo circondano
vengono controllati al computer dal sistema di ottica attiva
per mantenere la forma generale perfetta dello specchio principale e la sua impressionante superficie di precisione.
In termini generali, lo specchio principale offre un'area per catturare la luce senza precedenti, di 978 metri quadri,
che catturerà 15 volte più luce di qualsiasi altro telescopio esistente.
Con il suo specchio primario di 39 metri,
l'European Extremely Large Telescope sarà a lungo il telescopio ottico e ad infrarossi più grande al mondo.
Non solo ad anni dal suo completamento ma per decadi a venire.
Tuttavia, non sono sicuro che gli ingegneri smetteranno di concepire modi per costruire telescopi anche più grandi.
Chi può sapere quali barriere in termini di dimensioni verranno spezzate in un futuro lontano?
Sono il Dr. J e vi saluto dall'ESOcast.
Ci vediamo la prossima volta per un'altra avventura cosmica.
Trascrizione di ESO; traduzione di Marianna Alboraci