PRIMO TEST IN CIELO PER LE GUIDE LASER

Sei nuove stelle sopra LBT

Puntati verso il cielo per la prima volta i laser del sistema di ottiche adattive ARGOS al telescopio LBT in Arizona. I laser generano delle stelle artificiali che permettono, attraverso un complesso meccanismo frutto anche dell’ingegno italiano, di correggere le distorsioni prodotte dall’atmosfera.

Il telescopio LBT in Arizona sovrastato dalle guide stellari laser del sistema di ottiche adattive ARGOS. Crediti: Julian Ziegleder

Il telescopio LBT punta verso il cielo le guide stellari laser del sistema di ottiche adattive ARGOS. Crediti: Julian Ziegleder

Sei spade laser, raggruppate in due fasci, si sono improvvisamente conficcate nel cielo dell’Arizona, nella notte tra il 5 e il 6 novembre. Protagonista di questo pacifico assalto ai bastioni celesti è il grande telescopio binoculare LBT, per un quarto italiano. Nell’intento di migliorare ulteriormente la propria già eccellente vista, LBT si sta infatti dotando del sistema di ottica adattiva ARGOS, di cui i laser sono parte integrante e ora per la prima volta accesi verso il cielo.

La turbolenza dell’atmosfera terrestre “disturba” la luce proveniente dalle stelle e dagli altri corpi celesti, impedendo di ottenere immagini astronomiche al massimo della risoluzione potenzialmente ottenibile con i telescopi  moderni. Per contrastare questo effetto, si realizzano sistemi di ottica adattiva che misurano il disturbo tramite dei cosiddetti sensori di fronte d’onda, e lo controbilanciano in tempo reale per mezzo di uno speciale specchio deformabile (qui un recente esempio da record).

Il Large Binocular Telescope possiede già un sofisticato sistema di ottica adattiva, FLAO (First Light Adaptive Optics), che è stato sviluppato da un team di scienziati dell’INAF, in particolare dell’Osservatorio Astrofisico di Arcetri a Firenze, e da industrie italiane. Un sistema che funziona al meglio quando riesce a prendere come riferimento delle stelle nitide e brillanti in prossimità dell’oggetto che si vuole osservare.

Se non ci sono stelle guida, o se sono troppo distorte dalla turbolenza atmosferica, la soluzione è di utilizzare stelle artificiali appositamente create. E’ quello che farà ARGOS (Advanced Rayleigh guided Ground layer adaptive Optics System), per le osservazioni effettuate in modalità a grande campo con LUCI1 e LUCI2, una coppia di strumenti gemelli per immagini e spettroscopia multi-oggetto nel vicino-infrarosso installati su LBT.

ARGOS è sviluppato da un team scientifico e tecnologico proveniente dai vari istituti partner di LBT. La leadership è del Max Planck Institut für extraterrestrische Physik, di Garching in Germania, ma è rilevante la partecipazione italiana attraverso il gruppo ottiche adattive dell’INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri guidato da Simone Esposito, che è anche co-responsabile di ARGOS.

“La propagazione dei laser in cielo è la prima e fondamentale milestone del progetto ARGOS”, dice Simone Esposito. “La seconda milestone del progetto è la spedizione ed installazione al telescopio dei sensori di fronte d’onda, costruiti ad Arcetri, prevista a Marzo 2014. E da sottolineare che questa milestone è completamente di responsabilità INAF. Successivamente nel periodo Marzo/Aprile 2014 INAF/Arcetri si incaricherà di allineare e calibrare i sensori laser. Si passerà poi alla fase finale di test di tutto il sistema. E’ facile capire che in queste fasi INAF gioca un ruolo chiave sia perché ha costruito  i sensori delle stelle laser sia per la esperienza acquisita con il sistema FLAO. Infine – conclude Esposito – a maggio/giugno è prevista la prima luce di tutto il sistema adattivo con lo strumento LUCI che permetterà di effettuare osservazioni astronomiche con immagini corrette dal sistema GLAO su di un campo di 4×4 primi di diametro”.

Per determinare la distorsione indotta dall’atmosfera ARGOS proietta tre fasci di luce laser verde perpendicolari a ciascuno degli specchi di LBT, che vengono visti dal telescopio come costellazioni di tre punti luminosi. La luce del laser, che è pulsata 10.000 volte al secondo, viene in parte riflessa dalle particelle presenti in atmosfera. Il baluginare delle false stelle verdi viene quindi analizzato dal sensore di fronte d’onda.

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Dettaglio di tutti i sei fasci laser di ARGOS visti dal sistema di allineamento della montatura del telescopio LBT.

Questo tipo di ottica adattiva che sfrutta le sorgenti di guida artificiali è detto “a livello del suolo” o, in termini tecnici, GLAO (Ground Layer Adaptive Optics), perché analizza l’atmosfera fino a un’altezza di 500-1000 metri, uno strato in cui si concentra la maggior parte della turbolenza che infastidisce gli astronomi.  La correzione apportata è minore rispetto a un sistema, come quello FLAO, che analizza tutta la colonna d’aria al di sopra del telescopio, ma il campo di vista è decisamente più grande, grazie anche all’utilizzo di tre laser.

La prima proiezione dei fasci laser verso il cielo rappresenta una tappa molto importante verso la completa funzionalità di ARGOS. I test proseguiranno ancora qualche giorno per allineare perfettamente i fasci e verificare che l’allineamento si mantenga con il telescopio inclinato fino a 45 gradi, limite per l’utilizzo del laser.

Il prossimo appuntamento di rilievo è per la tarda primavera 2014, quando i sensori di fronte d’onda riceveranno la loro prima luce dalle stelle artificiali.