LA TECNICA DELLE OTTICHE ADATTIVE

Robo-AO trova casa al Kitt Peak

Il primo sistema robotico laser al mondo per ottiche adattive sarà installato presso il telescopio di 2,1 metri dell’osservatorio astronomico dell’Arizona. Lo strumento, sviluppato da Christoph Baranec dell’Università delle Hawaii, permetterà agli astronomi di ottenere immagini estremamente dettagliate di varie classi di oggetti celesti

La foto illustra la luce laser ultravioletta del sistema Robo-AO che si origina dal telescopio di 1,5m di Palomar. Anche se il laser è invisibile all’occhio umano, esso si mostra nelle fotocamere reflex digitali una volta che vengono rimossi i filtri di blocco UV. Credit: Robo-AO Collaboration

L’ormai anziano telescopio di 2,1 metri del Kitt Peak National Observatory sarà trasformato nel primo osservatorio astronomico dedicato alla tecnica delle ottiche adattive. Questo sistema, denominato Robo-AO KP, permetterà agli astronomi di studiare, con una elevata risoluzione spaziale, un grande numero di oggetti celesti, dai sistemi planetari a quelli stellari spingendosi oltre i confini della Via Lattea.

Il sistema Robo-AO è stato utilizzato per osservazioni scientifiche al telescopio di 1,5 metri dell’Osservatorio Palomar sin dal 2011 e ha rappresentato l’unico sistema esistente basato sulla tecnica delle ottiche adattive a laser robotico. Verso la fine di quest’anno, sarà trasferito al telescopio di 2,1 metri di Kitt Peak per supportare progetti scientifici a lungo termine, dove sarà in grado di sfruttare la sua grande apertura così come le condizioni meteo più favorevoli. Tra i componenti del gruppo di ricercatori, guidati da Christoph Baranec (University of Hawai’i a Manoa) che ha sviluppato il progetto al Caltech, fanno parte Shrinivas Kulkarni (Caltech), Reed Riddle (Caltech), Nicholas Law (University of North Carolina a Chapel Hill) e Dmitry Duev (Caltech).

Come secondo strumento più grande dell’osservatorio del Kitt Peak, il telescopio di 2,1 metri è stato sempre utilizzato dal 1964. La storia del telescopio è fatta di diverse scoperte importanti in astrofisica come la foresta Lyman-alfa osservata nei quasar, la prima lente gravitazionale dovuta ad una galassia, la prima nana bianca ‘pulsante’ e il primo studio completo della frequenza binaria delle stelle come il Sole. Inoltre, nel corso degli anni, molti astronomi hanno utilizzato strumenti diversi con questo telescopio.

Grazie a Robo-AO KP, gli scienziati saranno in grado di esplorare classi differenti di oggetti celesti con una elevata risoluzione angolare nella banda del visibile, tra cui esopianeti, asteroidi binari, stelle multiple presenti in ammassi stellari giovani e quasar distanti per effetto della lente gravitazionale. Lo strumento ha inoltre permesso di studiare migliaia di candidati pianeti extrasolari dai dati della missione Kepler che richiedono ulteriori osservazioni con un potere esplorativo più elevato, allo scopo di confermare il fatto che una stella compagna secondaria non stia confondendo le osservazioni. Tra le altre scoperte del team ricordiamo un sistema stellare quadruplo con un pianeta, la conferma del primo pianeta rivelato dalla missione K2 di Kepler e centinaia di nuovi sistemi stellari binari. Secondo i ricercatori, Robo-AO KP potrà fornire anche immagini dirette degli esopianeti più massivi e di nane brune che orbitano attorno ad altre stelle.

Allo stesso modo con cui una moneta che si trova sul fondo di una piscina appare con una forma indistinta e sembra muoversi, anche le stelle osservate attraverso l’atmosfera terrestre subiscono lo stesso effetto e sembrano un pò più grandi di quanto siano nella realtà. Questo effetto degrada le prestazioni dei telescopi terrestri e causa una seria perdita dell’informazione spaziale in ogni oggetto celeste che si vuole studiare. Per questo, negli ultimi anni, prima le forze militari americane e poi gli astronomi hanno sviluppato una tecnologia che prende il nome di ottica adattiva che permette di eliminare in qualche modo l’effetto di sfocatura dovuto all’atmosfera terrestre.

Robo-AO utilizza un laser robotico in luce ultravioletta per creare una stella di riferimento artificiale che viene proiettata ad una distanza di 10 Km sulla volta celeste: lo scopo è quello di misurare l’effetto di sfocatura causato dall’atmosfera terrestre. Una volta misurato l’effetto di sfocatura sulla stella guida, uno specchio deformabile situato nel sistema ottico viene comandato per correggere il problema. Infatti, poichè la luce del laser e degli oggetti celesti passano attraverso la stessa atmosfera, ed entrambe vengono poi riflesse dallo specchio deformabile, la correzione risulta simile e ciò fornisce delle immagini molto nitide vicine al limite teorico per un telescopio delle stesse dimensioni situato al di fuori dell’atmosfera terrestre. In altre parole, ciò significa che le prestazioni del telescopio di 2,1 metri possono diventare prossime a quelle del telescopio spaziale Hubble.

Così come implica il suo nome, Robo-AO opera in maniera autonoma, anche se il telescopio sarà gestito da un operatore che eseguirà le solite operazioni di routine di apertura e chiusura della cupola e di controllo delle condizioni meteo. Il fascio laser a luce ultravioletta che formerà la stella guida non sarà visibile all’occhio umano, perciò non potrà disturbare i piloti dell’aviazione civile o produrre delle particolari radiazioni che potrebbero recare pericolo durante il suo funzionamento.

Dato che Robo-AO produrrà una enorme quantità di dati, i ricercatori hanno già sviluppato un sistema automatizzato per gestire il flusso delle osservazioni: i dati raccolti dal telescopio saranno inizialmente elaborati e poi verranno archiviati sia all’osservatorio di Kitt Peak che al Caltech in modo da essere disponibili agli scienziati per il processo di analisi. Ciò permetterà alla comunità astronomica di sfruttare per ogni anno due mesi di tempo osservativo, un grande passo in avanti dato che l’accesso al sistema Robo-AO è stato finora limitato. «Non solo ora avremo il tempo osservativo necessario che era impensabile qualche tempo fa, ma potremo sfruttare questa tecnica in maniera efficiente. Inoltre, sono molto contento dal fatto che gli studenti dell’Università delle Hawaii siano coinvolti in prima persona nella preparazione di Robo-AO e nelle prossime campagne osservative», dice Baranec.

Baranec sta sviluppando una versione più evoluta di Robo-AO destinato al telescopio di 2,2 metri dell’Università delle Hawaii a Maunakea che non solo sarà ancora più potente ma sarà dotato di altri strumenti per studiare le supernovae vicine e l’universo locale.


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