di Katie Worth
Quando finisce la costruzione di un grande telescopio, spesso devono trascorrere mesi o anni di lavoro di ingegneri e astronomi prima che cominci finalmente a contribuire alla scienza.
Ma l'anno passato, quando era stato completato appena un quarto della sua costruzione, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Radio Telescope Array, o ALMA, il più grande, più elevato e più costoso osservatorio terrestre che abbia mai rivolto le orecchie al cielo ha iniziato ad ascoltare. E a cantare le sue scoperte.
Da quando, un anno fa, gli astronomi hanno iniziato a usarlo, l’osservatorio internazionale da 1,3 miliardi di dollari ha rivelato una "spirale di morte" di gas e polvere che avvolgeva una stella gigante rossa morente, dando indicazioni su come potrebbe apparire la fine del nostro Sole. La schiera di antenne ha fornito un quadro chiaro di un sistema planetario vicino che era sfuggito anche a Hubble. E ha anche rilevato molecole di zuccheri nel gas fluttuante attorno a una stella, come pure i segni di centinaia di altre molecole nello spazio, indizi che astrofisici e astrochimici si stanno affannando a decifrare.
E queste scoperte sono solo quelle dovute a osservazioni mirate. Quando gli scienziati hanno testato le antenne puntandole su oggetti spaziali noti, ALMA ha rivelato dettagli mai catturati da un altro strumento. Per esempio, recentemente gli astronomi hanno testato le antenne puntandole verso le Antenne, una coppia di galassie in collisione studiate fin dal 1785, e visto con incredibile dettaglio la nursery in cui stanno nascendo miliardi di nuove stelle. Un altro test ha scoperto una velenosa molecola di cianuro di etile che galleggia in una regione di formazione stellare nella costellazione di Orione.
"Stiamo facendo scoperte del tutto casuali", spiega Violette Impellizzeri, astronoma dell'osservatorio. E la sensibilità dell'osservatorio potrà solo migliorare via via che altre antenne si aggiungono alla schiera. A differenza dei telescopi ottici, la cui potenza viene da specchi e lenti in grado di raccogliere la luce all'interno di un unico strumento, i radiotelescopi moderni sono costituiti da schiere di parabole rivolte tutte verso un settore del cielo. Le antenne possono essere spostate una rispetto all’altra per ottenere il miglior angolo di ascolto di quel remoto dominio. Le deboli onde rilevate da ciascuna delle parabole sono combinate digitalmente in modo da ottenere un forte segnale, che fornisce una risoluzione molto più alta di quella che potrebbe raggiungere un’unica grande parabola.
Il loro obiettivo è mirato con precisione, dice Stefano Stanghellini, project manager dell’antenna per conto dello European Southern Observatory (ESO), che contribuisce ad ALMA con 25 antenne. Una persona che sparasse con un fucile con la stessa precisione centrerebbe un moneta da due euro a una distanza di 10 chilometri, dice.
Con questa eccezionale precisione e sensibilità, ALMA esaminerà gli angoli più bui e freddi del nostro universo, luoghi in cui i telescopi ottici possono solo brancolare. Per esempio, una nube scura che circonda una stella può essere a malapena percepita nell’ottico, mentre ALMA può darne un’immagine dettagliata, e quindi determinarne la composizione.
Quando ALMA ha iniziato a essere disponibile per la prima volta ai ricercatori, nell’ottobre 2011, solo il 16 delle 66 antenne previste erano operative, ma costituiva già il radiotelescopio più potente del mondo, per il quale più di 1000 scienziati erano da tempo in lista d'attesa. Un fortunato 10 per cento è stato selezionato per il primo ciclo di osservazioni, mentre il secondo ciclo è iniziato a gennaio, con un numero doppio di antenne.
Il telescopio sull’altopiano desertico è il prodotto di due decenni di lavoro. Negli anni novanta, gruppi di astronomi europei, nordamericani e giapponesi hanno progettato le nuove schiere di antenne, decidendo di non lanciarsi nella solita competizione per la sua costruzione, ma di collaborare a un progetto enorme.
Trovare un sito è stata la sfida successiva. A differenza dei fratelli ottici, i radiotelescopi sono in grado di operare alla luce del giorno, ma per raccogliere le deboli onde radio emesse dagli oggetti persi nello spazio – e in particolare le lunghezze d'onda corte sensibili al vapore acqueo che hanno messo in difficoltà altri osservatori - ALMA aveva bisogno di un ambiente particolarmente arido e trasparente. Pochi luoghi si adattano a questi criteri come il plateau di Chajnantor, una ventosa area andina a 5000 metri di altitudine, a picco sul deserto cileno di Atacama, uno dei luoghi più aridi della Terra, dove in media cadono solo 1,5 centimetri di pioggia all'anno.
Costruire ad alta quota non è impresa da poco: i lavoratori devono essere controllati dai medici, e a ogni viaggio dai 3000 metri del centro operativo fino all'altopiano bisogna trasportare bombole di ossigeno. Inoltre, a quella quota la forte radiazione solare può distorcere la precisione delle parabole, un effetto con cui hanno già avuto a che fare i telescopi spaziali, dice Massimo Tarenghi dell’ESO. "E’ come costruire 66 telescopi spaziali", osserva, "ma qui dobbiamo anche considerare il vento, la neve, la pioggia, l'umidità, la polvere."
Delle 43 antenne appollaiate ora sul Chajnantor, la maggior parte ha un diametro di 12 metri di diametro. Quando gli scienziati puntano la loro attenzione verso un nuovo obiettivo celeste, le parabole ruotano all'unisono in una danza sincronizzata di cui sono testimoni i vulcani innevati.
Il fatto stesso che riescano a funzionare è un risultato impressionante. Basterebbe che la superficie di un’antenna avesse un’imperfezione di diametro inferiore a quello di un capello umano perché le cose vadano storte. Le antenne riceventi "sono refrigerate a pochi gradi sopra lo zero assoluto: se fossero appena più calde le loro emissioni radio potrebbero interferire con quelle che captano.
A rendere le cose più complicate, non meno di 20 paesi contribuiscono finanziariamente e scientificamente ad ALMA, una collaborazione che ha indubbiamente rallentato il progetto, ma che ha dato un ottimo prodotto finale, nota Tarenghi. Poiché i bilanci per la ricerca di molte nazioni si stanno riducendo, altre collaborazioni sono in vista, come quella per il radiotelescopio SKA di un chilometro quadrato di superficie che sarà installato in Sud Africa e in Australia, e che dovrebbe essere completato entro il 2024.
Nel frattempo, gli astronomi si danno da fare con ALMA, che dovrebbe diventare completamente operativo entro la fine del 2013. Da quel momento arriveranno le scoperte veramente importanti, osserva Tarenghi. "Non è un'esagerazione affermare che potremo puntarlo verso qualsiasi parte del cielo e vedere qualcosa di nuovo", aggiunge. "Abbiamo una finestra sull'universo che non è disponibile in alcun altro luogo al mondo."
(La versione originale di questo articolo è apparsa su scientificamerican.com il 30 ottobre. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati)
http://www.lescienze.it/news/2012/11/03/news/alma_atacama_radiotelescopio_scoperte-1349752/
