UNO SPETTROSCOPIO NEL MEDIO INFRAROSSO

Prima pennellata di luce per Matisse al Vlti

Si chiama Matisse lo strumento per interferometria nelle bande di frequenza del medio infrarosso più potente al mondo, che ha ora effettuato le prime osservazioni di prova all'Osservatorio Eso del Paranal, in Cile, ottenendo gli spettri da alcune delle stelle più brillanti del cielo notturno, tra cui Sirio, Rigel e Betelgeuse

Parte dell’equipe che ha realizzato le osservazioni di prima luce nella sala di controllo del Vlti. Crediti: Eso/Matisse consortium

Il nuovo strumento Matisse, montato sul Vlti (l’interferometro del Very Large Telescope) dell’Eso ha svolto con successo le prime osservazioni all’Osservatorio del Paranal nel Cile settentrionale.

Matisse è lo strumento interferometrico nella banda del medio infrarosso più potente al mondo. Userà immagini e spettroscopia ad alta risoluzione per indagare le regioni intorno alle giovani stelle, dove si formano i pianeti, così come le regioni intorno ai buchi neri supermassicci al centro delle galassie. Le prime osservazioni di Matisse hanno usato i telescopi ausiliari del Vlti per esaminare alcune delle stelle più brillanti del cielo notturno, tra cui Sirio, Rigel e Betelgeuse e hanno dimostrato il buon funzionamento dello strumento.

Matisse (dall’inglese Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment, cioè esperimento spettroscopio a multi-apertura nella banda del medio infrarosso) osserva la luce infrarossa – luce con una lunghezza d’onda nello spettro elettromagnetico tra il visibile e le microonde, a lunghezze d’onda tra 3-13 micrometri (µm). È uno strumento spettro-interferometrico di seconda generazione per il Very Large Telescope dell’Eso che può sfruttare più telescopi allo stesso tempo, oltre che la natura ondulatoria della luce. Produce così le immagini più dettagliate degli oggetti celesti che possano essere ottenute con un qualsiasi telescopio esistente o in progettazione a queste lunghezze d’onda.

Dopo 12 anni di sviluppo da parte di molti ingegneri e astronomi in Francia, Germania, Austria, Paesi Bassi ed Eso e quindi un lungo e intenso periodo di installazione e verifica di questo complesso strumento, le osservazioni iniziali hanno ora confermato che Matisse funziona come previsto.

Le prime osservazioni di Matisse della supergigante rossa Betelgeuse, che dovrebbe esplodere come supernova tra poche centinaia di migliaia di anni, hanno mostrato che questa stella ha ancora segreti da rivelare. Le nuove osservazioni suggeriscono che la stella appaia di dimensione diversa se osservata a diverse lunghezze d’onda. I dati permetteranno agli astronomi di studiare ulteriormente l’ambiente intorno all’enorme stella e come venga disperso il materiale nello spazio.

L’immagine mostra il complesso strumento durante la fase di installazione. Crediti: Eso/P. Horálek

L’investigatore principale dello strumento Matisse, Bruno Lopez (Observatoire de la Côte d’Azur, Nizza, Francia) spiega le sue potenzialità uniche: «I telescopi singoli possono ottenere una nitidezza di immagine limitata dalla dimensione dello specchio. Per ottenere risoluzioni maggiori combiniamo la luce – attraverso l’interferenza – che arriva da quattro diversi telescopi del Vlt. Così facendo permettiamo a Matisse di produrre le immagini più nitide di qualsiasi altro telescopio nella banda di lunghezza d’onda 3–13 μm, in cui fungerà da complemento alle future osservazioni del telescopio spaziale James Webb».

Matisse contribuirà a diverse aree di ricerca fondamentali in astronomia, in particolare dedicandosi alle regioni interne dei dischi che circondano le giovani stelle, dove si formano i pianeti, allo studio delle stelle in diverse fasi della loro vita e all’ambiente dei buchi neri supermassicci al centro delle galassie.

Thomas Henning, direttore del Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg, Germania, e co-direttore di Matisse commenta: “Osservando con Matisse le regioni interne dei dischi protoplanetari speriamo di conoscere l’origine dei vari minerali in essi contenuti – minerali che più tardi andranno a formare il nucleo solido di pianeti come la Terra.”

Walter Jaffe, responsabile scientifico e co-direttore del progetto per l’Università di Leida (Paesi Bassi) e Gerd Weigelt, co-direttore per il Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn (Germania) aggiungono: «Matisse produrrà immagini spettacolari di regioni di formazioni di pianeti, di stelle multiple e, quando lavorerà insieme con i Telescopi principali (UT) del Vlt, anche i dischi di polvere che alimentano i buchi neri supermassicci. Speriamo di osservare anche i dettagli di oggetti esotici del Sistema solare, come i vulcani su Io e le atmosfere degli esopianeti giganti».

Il Very Large Telescope Interferometer combina la luce di diversi telescopi che osservano assieme come fossero un telescopio più grande. Crediti: Eso

Matisse è un combinatore di fascio a quattro vie, cioè combina la luce raccolta dai telescopi UT da 8.2 metri, fino a quattro, o dai telescopi ausiliari (AT) che compongono il Vlti, sempre con un massimo di quattro, per osservazioni sia spettroscopiche che per la formazione di immagini. Così facendo, Matisse e il Vlti insieme ottengono la capacità di produrre immagini di un telescopio di 200 metri di diametro, in grado di produrre le immagini più dettagliate di sempre a lunghezze d’onda del medio infrarosso.

I primi test sono stati fatti con i telescopi ausiliari, mentre ulteriori osservazioni con i quattro UT del Vlt sono previste per i prossimi mesi.

Matisse ricompone la luce di un oggetto astronomico combinando la luce proveniente da molti telescopi, producendo così una figura di interferenza che contiene informazioni sull’aspetto dell’oggetto, da cui si può ricostruire l’immagine.

La prima luce di Matisse è un passo avanti significativo per gli interferometri ottici/infrarossi del momento e permetterà agli astronomi di ottenere immagini interferometriche con dettagli sempre più minuti in una banda di lunghezze d’onda più ampia di quanto sia oggi possibie. Matisse è anche un complemento degli strumenti previsti per il prossimo Elt (Extremely Large Telescope) dell’Eso, in particolare Metis (in inglese: the Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph). Matisse osserverà oggetti più brillanti di Metis, ma con risoluzione spaziale maggiore.

Andrea Glindemann, responsabile di progetto di Matisse all’Eso conclude: «Rendere MATISSE una realtà ha richiesto il lavoro di molte persone per molti anni e ora è magnifico vedere lo strumento che funziona così bene. Non vediamo l’ora che produca scienza fantastica!».

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