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Immagini extra-nitide con la nuova ottica adattiva del VLT

18 Luglio 2018

Il VLT (Very Large Telescope) dell'ESO ha visto la prima luce con una nuova modalità di ottica adattiva chiamata Tomografia Laser - e con questa ha ottenuto delle immagini di prova straordinariamente nitide del pianeta Nettuno, di alcuni ammassi di stelle e di altri oggetti. Il pionieristico strumento MUSE usato nella modalità a Campo Stretto, con il modulo di ottica adattiva GALACSI, può ora sfruttare questa nuova tecnica per correggere gli effetti della turbolenza a diverse altitudini nell'atmosfera. È possibile ora catturare, a lunghezze d'onda visibili, immagini da terra più nitide di quelle del telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA. L'unione di squisita nitidezza e di capacità spettroscopiche di MUSE permetteranno agli astronomi di studiare le proprietà degli oggetti astronomici in dettaglio maggiore di quanto sia stato mai possibile finora.

Lo strumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) installato sul VLT (Very Large Telescopee) dell'ESO funziona con un modulo di ottica adattiva chiamato GALACSI, che sfrutta lo strumento 4LGSF (Laser Guide Stars Facility), un sosttosistema dell'AOF (Adaptive Optics Facility). AOF fornisce l'ottica adattiva agli strumenti montati sull'UT4, il quarto telescopio del VLT. MUSE è stato il primo strumento a usufruire di questa ottica e ora ha due diverse modalità di ottica adattiva: a campo largo (Wide Field Mode) o a campo stretto (Narrow Field Mode) [1].

La modalità di MUSE a Campo Largo accoppiata con GALACSI in modalità "strato-al-suolo" (ground-layer in inglese) corregge gli effetti introdotti dalla turbolenza atmosferica fino a un chilometro sopra il telescopio per un campo di vista relativamente ampio. La nuova modalità a Campo Stretto, che usa la tomografia laser, corregge quasi tutta la turbolenza atmosferica sopra il telescopio per creare immagini molto più nitide, ma su una zona più piccola di cielo [2].

Sfruttando questa nuova tecnica, il telescopio da 8 metri UT4 raggiunge il limite teorico della risoluzione delle immagini e non è più limitato dalla sfocatura dell'atmosfera. È difficilissimo raggiungere questo limite nella banda della luce visibile: si ottengono così immagini di nitidezza paragonabile a quelle del telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA. Ciò permetterà agli astronomi di studiare con un dettaglio mai raggiunto prima oggetti affascinanti come i buchi neri supermassicci al centro delle galassie, i getti delle giovani stelle, gli ammassi globulari, le supernove, i pianeti e i lori satelliti nel Sistema Solare e molto altro ancora.

L'ottica adattiva è una tecnica che serve per compensare l'effetto di sfocatura dovuto all'atmosfera terrestre, noto anche come "seeing" astronomico, un problema rilevante per tutti i telescopi da terra. La stessa turbolenza dell'atmosfera che fa scintillare le stelle quando le si guarda a occhio nudo produce immagini un pò sfocate dell'Universo, soprattutto con i telescopi più grandi. La luce delle stelle e delle galassie viene distorta passando attraverso gli strati della nostra atmosfera, che ci protegge, e gli astronomi devono usare delle tecniche ingegnose per migliorare artificialmente la qualità dell'immagine.

Per raggiungere questo scopo, sono stati installati quattro laser molto luminosi sull'UT4: proiettano nel cielo colonne di luce intensa di colore arancione, di circa 30 centimetri di diametro, per stimolare gli atomi di sodio che si trovano in uno strato nell'alta atmosfera in modo da creare stelle guida artificiali (Laser Guide Star, in inglese). I sistemi di ottica adattiva usano la luce di queste "stelle" per determinare la turbolenza dell'atmosfera e calcolare le correzioni necessarie circa mille volte al secondo, e di conseguenza inviano istruzioni allo specchio secondario di UT4, sottile e deformabile, per modificarne costantemente la forma in modo da correggere le distorsioni nella luce che arriva.

MUSE non è il solo strumento che sfrutti il modulo di Ottica Adattiva AOF. Un diverso sistema di ottica adattiva, GRAAL, è già in funzione con la camera infrarossa HAWK-I. Tra qualche anno arriverà il nuovo, potente, ERIS. Tutti questi importanti sviluppi dell'ottica adattiva rendono ancora più potente la compagine dei telescopi dell'ESO, mettendo sempre più a fuoco l'Universo.

La nuova modalità, inoltre, è un passo avanti significativo per l'ELT (Extremely Large Telescope) dell'ESO, su cui sarà necessaria la Tomografia Laser per raggiungere gli scopi scientifici previsti. Questi risultati con AOF su UT4 aiuteranno tecnici e scienziati dell'ELT a installare una simile tecnologia per l'ottica adattiva sul gigantesco telescopio da 39 metri.

Note

[1] MUSE con GALACSI nella modalità a Campo Largo corregge un campo di vista maggiore di 1,0 minuto d'arco, con pixel di dimensione 0,2” per 0,2”. La nuova modalità a Campo Stretto con GALACSI copre un campo di vista molto più piccolo, di 7,5 secondi d'arco, ma con pixel molto più piccoli, di soli 0,025” per 0,025” per struttare appieno la squisita risoluzione del sistema.

[2] La turbolenza atmosferica varia con l'altitudine: alcuni strati producono una maggior degradazione del fascio di luce proveniente dalla stella rispetto ad altri. La tecnica complessa di ottica adattiva nota come Tomografia Laser si prefigge di correggere soprattutto la turbolenza di questi strati più problematici. Vengono selezionati alcuni strati pre-definiti per la modalità Campo Stretto con MUSE/GALACSI: a 0 km (strato più vicino a terra, sempre un contributo importante), a 3, 9 e 14 km. L'algoritmo di correzione viene quindi ottimizzato su questri strati per permettere di ottenere una qualità dell'immagine quasi identica a quella di una stella guida naturale e che corrisponda ai limiti teorici del telescopio.

Ulteriori Informazioni

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e di gran lunga l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 15 paesi: Austria, Belgio, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera, oltre al paese che ospita l'ESO, il Cile e l'Australia come partner strategico. 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 principale di APEX e di ALMA, il più grande progetto astronomico esistente, sulla piana di Chajnantor. E sul Cerro Armazones, vicino al Paranal, l'ESO sta costruendo l'Extremely Large Telescope o ELT (significa Telescopio Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1824.

Sul Comunicato Stampa

Comunicato Stampa N":eso1824it
Nome:Neptune, NGC 6388
Facility:Very Large Telescope
Instruments:4LGSF, MUSE

Immagini

Nettuno visto dal VLT con l'ottica adattiva a Campo Stretto di MUSE/GALACSI
Nettuno visto dal VLT con l'ottica adattiva a Campo Stretto di MUSE/GALACSI
Nettuno visto dal VLT con e senza l'ottica adattiva
Nettuno visto dal VLT con e senza l'ottica adattiva
Nettuno visto dal VLT e da Hubble
Nettuno visto dal VLT e da Hubble
Immagini MUSE dell'ammasso globulare NGC 6388
Immagini MUSE dell'ammasso globulare NGC 6388

Video

ESOcast 172 "in pillole": Immagine extra-nitida dall'ottica adattiva del VLT (4K UHD)
ESOcast 172 "in pillole": Immagine extra-nitida dall'ottica adattiva del VLT (4K UHD)
Zoom su NGC 6388
Zoom su NGC 6388

Immagini a confronto

Nettuno visto dal VLT con l'ottica adattiva a Campo Stretto di MUSE
Nettuno visto dal VLT con l'ottica adattiva a Campo Stretto di MUSE

Vedere anche