19:06 30 Marzo 2020
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Verso la fine dell'anno il comitato indipendente ha approvato il progetto relativo al più grande radiotelescopio al mondo, lo SKA.

La sua costruzione sarà avviata in Australia e in Sudafrica entro il 2021. Grazie a questo progetto gli scienziati sperano di studiare meglio l’universo, di testare la Teoria generale della relatività e di continuare a ricercare civiltà extraterrestri.

Uno specchio lungo un chilometro

La maggior parte di ciò che sappiamo sull'universo viene appreso dagli astronomi grazie ai telescopi, i quali fungono da ricevitori di radiazioni elettromagnetiche. Molti di essi sono sintonizzati su frequenze invisibili all'occhio umano. Forniscono una raffigurazione dell’universo che sarebbe altrimenti inaccessibile.

Il raggio d'azione della gamma radio è uno di quelli preferiti dagli astronomi. Quasi tutti i fenomeni cosmici e lo spazio stesso emettono onde radio le quali vengono debolmente assorbite e raggiungono senza ostacoli la Terra partendo dalle galassie più lontane. Forniscono dunque informazioni sul centro della Via Lattea, i buchi neri, le pulsar, le supernove, le stelle, i gas interstellari e la radiazione di fondo. Molti corpi celesti possono essere riconosciuti solo tramite lo studio delle radiazioni radio.

Quanto più ampio è il settore del cielo dal quale il telescopio raccoglie le radiazioni, tanti più dettagli potrà vedere (in questo caso aumenta la sua risoluzione angolare). Ad esempio, se prima si riusciva a vedere un solo corpo, aumentando la risoluzione si è in grado di vederne due.

Aumentare la risoluzione nei radiotelescopi è questione di frazioni di secondo. Questa operazione può essere effettuata in 2 modi: costruire una parabola radio di grande superficie o collegare alla rete diverse antenne.

Il primo modo è stato testato dagli americani che hanno costruito uno specchio del diametro di 304,8 metri ad Arecibo, Porto Rico, e dai cinesi che hanno messo a punto una piastra FAST di 500 metri dislocata in montagna. Il secondo metodo è stato invece selezionato dal consorzio internazionale SKA, ossia Square Kilometer Array, che si traduce come " griglia di 1 chilometro quadrato".

Lo SKA sarà dislocato tra 2 continenti dell'emisfero sud: Africa e Australia. Disporrà di 2000 piastre in 9 paesi africani, un nucleo in Sudafrica e circa un milione di antenne a bassa frequenza nel deserto dell'Australia occidentale. La superficie totale sarà di 1 chilometro quadrato. Il nuovo strumento avrà una risoluzione superiore di quella del telescopio Arecibo e fornirà immagini 50 volte più dettagliate dell'Hubble.

Gestire così tante antenne ed elaborare i dati che ne derivano sarà una sfida tecnologica assai complessa che richiederà un'enorme potenza di calcolo e di memorizzazione dei dati.

Proprio per lo SKA gli ingegneri australiani hanno sviluppato un’apposita tipologia di ricevitori in grado di ricevere segnali deboli da grandi aree del cielo. Per la prima volta sono state utilizzate antenne a schiera ad uso astronomico. Il radio osservatorio di Murchison dispone ora di 36 antenne, come il prototipo del futuro telescopio gigante.

Nonostante i numerosi problemi tecnici, il progetto è realizzabile in linea di principio. Questo è reso possibile in larga misura dai progressi effettuati nel settore informatico.

Per aspera ad astra

Lo SKA è stato ideato nei primi anni '90 per osservare galassie lontane alla lunghezza d'onda più diffusa dell'Universo, 21 centimetri (1,4 GHz). Questa frequenza è emessa da atomi di idrogeno neutro, di cui è composta la metà della materia interstellare. In generale, il telescopio coprirà la gamma compresa tra 100 megahertz e 25 gigahertz.

Per la sua costruzione sono state selezionate aree a bassa densità di popolazione dove il rumore radio è minimo. Si tratta di Paesi con un clima mite e dove è relativamente facile creare infrastrutture e posare strade.

Il costo dello SKA si avvicina ai 940 milioni di $. È impossibile realizzare il progetto in un solo Paese. Ci è voluto più di un anno per creare un consorzio di 10 Paesi e per reperire i fondi. Ufficialmente

Il progetto è stato annunciato solamente nel 2013, ma, come riporta la rivista Nature, il consorzio non dispone ancora dell’intera somma e senza di essa il lancio viene rimandato.

Se entro la metà del 2020 non si reperiranno i fondi mancanti, il progetto sarà realizzato in forma ridotta: la capacità del computer sarà ridotta, le antenne saranno posizionate più vicine l'una all'altra, il che influirà negativamente sulla risoluzione del radiotelescopio: infatti, non sarà in grado di rilevare la debole radiazione rimasta dal periodo precedente alla formazione di una stella. Tuttavia, stando a quanto riportato da Nature, lo SKA è uno strumento troppo importante per l'astronomia, quindi sarà realizzato indipendentemente dai problemi finanziari e dai conseguenti ritardi. Con l’arrivo di nuovi fondi si provvederà a potenziare lo strumento.

La costruzione inizierà nel 2021 con la creazione di due settori chiave: SKA1-Mid e SKA-Low che copriranno la gamma compresa tra 50 megahertz e 15 gigahertz. SKA1-Mid sarà composto da 133 piastre da 15 metri in Africa, abbinate all'interferometro radio MeerKAT già esistente. Lo SKA-Low invece sarà composto da 512 centrali con 256 antenne ciascuna.

All'inizio dell'universo

Gli astronomi nutrono grandi speranze per lo SKA. In molti articoli pubblicati nell'ultimo decennio e mezzo, questo progetto è stato definito come uno degli strumenti del futuro potenzialmente in grado di scoprire nuovi corpi celesti e di fare chiarezza sulla struttura dello spazio.

Il compito precipuo del telescopio è indagare la distribuzione degli atomi di idrogeno neutro in galassie lontane. In questo modo sarà possibile determinare la struttura degli ammassi stellari, nonché studiare le aree di concentrazione della materia oscura.

L'osservazione delle pulsar permetterà di studiare le onde gravitazionali. Questi corpi celesti sono stelle di neutroni compatte che ruotano ininterrottamente. A seconda del loro periodo di rotazione emettono potenti impulsi radio il cui tempo di arrivo sulla Terra è facile da calcolare.

Sono così puntuali che gli astronomi li usano come orologi. L'unica cosa che può annullarli è qualcosa di molto potente come le onde gravitazionali. La loro esistenza è stata confermata per la prima volta dall'osservazione dei sistemi a pulsar doppia: questi corpi perdevano energia come previsto dalla Teoria generale della relatività. Lo SKA rileverà migliaia di corpi celesti di questo tipo, come la pulsar che ruota intorno al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea.

L'unico modo per studiare l'universo all'inizio della sua evoluzione è tramite le onde radio perché all'epoca non c'erano stelle e quindi non vi erano nemmeno radiazioni ottiche. Si nutrono grandi speranze per lo SKA e per la sua configurazione massima. La versione ridotta non sarebbe in grado di risalire a epoche così lontane.

La ricerca di esopianeti è un tema più che mai attuale. Al momento vengono scoperti prevalentemente da telescopi ottici nel momento in cui oltrepassano una stella o tramite metodi indiretti. Lo SKA permetterà di rilevare corpi celesti in base alla perturbazione della loro magnetosfera (come accade nei poli terrestri) e in base all’influenza sul campo magnetico stellare. Chiaramente il nuovo strumento sarà preposto anche alla ricerca di segnali radio provenienti da civiltà senzienti. La sensibilità del telescopio sarà più che sufficiente a questo fine.

Tags:
scienza, Astronomia
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