GRAZIE A UN UPGRADE DELL’OTTICA AVVENUTO DURANTE IL LOCKDOWN

Gregor svela i dettagli magnetici del Sole

Gregor, il più grande telescopio solare in Europa, in seguito a un'importante riprogettazione dell’ottica – eseguita da un team di scienziati e ingegneri del Kis e descritta in un articolo pubblicato su A&A – ha ottenuto immagini della struttura fine del Sole con una risoluzione angolare senza precedenti dall’Europa. Con un commento di Ilaria Ermolli dell’Inaf di Roma

     04/09/2020
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Gregor, il più grande telescopio solare d’Europa, ha rivelato strutture complesse di campi magnetici solari ad altissima risoluzione. L’immagine è stata scattata alla lunghezza d’onda di 516 nanometri. Crediti: Kis

Il Sole è la nostra stella e ha una profonda influenza sul nostro pianeta, sulla nostra vita e sulla nostra civiltà. Studiando il magnetismo del Sole, possiamo comprendere la sua influenza sulla Terra e ridurre al minimo i danni a satelliti e infrastrutture tecnologiche. Il telescopio Gregor – gestito da un consorzio tedesco e situato presso l’Osservatorio del Teide, in Spagna – consente agli scienziati di risolvere dettagli sulla superficie del Sole con un’estensione fino a 50 chilometri, una piccola frazione del diametro solare di 1.4 milioni di chilometri. È come riuscire a vedere un ago su un campo da calcio dalla distanza un chilometro.

«Questo è stato un progetto molto eccitante, ma anche estremamente ambizioso. In un solo anno abbiamo completamente ridisegnato l’ottica, la meccanica e l’elettronica per ottenere la migliore qualità d’immagine possibile», racconta Lucia Kleint, che ha guidato il progetto e i telescopi solari tedeschi a Tenerife. Un importante passo avanti dal punto di vista tecnologico è stato raggiunto nel marzo di quest’anno, durante il lockdown, quando il team è rimasto bloccato all’osservatorio e ha allestito il laboratorio ottico da zero. Sfortunatamente, le tempeste di neve che si sono susseguite hanno impedito le osservazioni solari. Quando la Spagna ha riaperto, a luglio, il team è riuscito a ottenere le immagini del Sole a più alta risoluzione mai scattate da un telescopio europeo.

Una macchia solare osservata ad alta risoluzione dal telescopio Gregor, alla lunghezza d’onda di 430 nanometri. Credito: Kis

Svetlana Berdyugina, professoressa dell’Università Albert-Ludwig di Friburgo e Direttrice dell’Istituto Leibniz di Fisica Solare (Kis), è entusiasta dei risultati eccezionali raggiunti: «Il progetto era piuttosto rischioso perché questo genere di aggiornamenti del telescopio di solito richiedono anni, ma l’ottimo lavoro di squadra e la meticolosa pianificazione hanno portato al successo. Ora abbiamo un potente strumento per risolvere i misteri sul Sole».

La nuova ottica del telescopio consentirà agli scienziati di studiare il campo magnetico solare, la convezione, la turbolenza, le eruzioni solari e le macchie solari in grande dettaglio. Le prime immagini ottenute nel luglio 2020 rivelano dettagli sorprendenti dell’evoluzione delle macchie solari e intricate strutture nel plasma solare.

Le ottiche dei telescopi sono sistemi molto complessi di specchi, lenti, filtri e altri elementi ottici. Se anche un solo elemento non è perfetto, per esempio a causa di problemi di fabbricazione, le prestazioni dell’intero sistema ne risentono. Sarebbe un po’ come indossare occhiali con la gradazione sbagliata: avremmo una visione sfocata. A differenza degli occhiali, è molto difficile rilevare quali elementi in un telescopio potrebbero causare problemi. Il team di Gregor ha individuato molti di questi problemi nel sistema e ha eseguito vari calcoli ottici per risolverli. Ad esempio, l’astigmatismo è uno di questi problemi, che colpisce il 30-60 per cento della vista delle persone, così come telescopi complessi. In Gregor l’astigmatismo è stato corretto sostituendo due elementi con specchi parabolici fuori asse, che sono stati lucidati con una precisione di 6 nanometri – pari a circa un decimillesimo del diametro di un capello. La riprogettazione dell’ottica – la cui descrizione è stata recentemente pubblicata dalla rivista Astronomy & Astrophysics – ha portato a una visione eccezionalmente nitida del telescopio e ha permesso di ottenere le immagini del Sole che trovate in questo articolo.

A sinistra: il telescopio Gregor a Tenerife, in Spagna. A destra: il laboratorio ottico recentemente riprogettato. Crediti: L. Kleint, Kis

«Il nuovo disegno ottico e il nuovo sistema di controllo del telescopio Gregor consentono osservazioni della fotosfera e cromosfera del Sole caratterizzate da una risoluzione spaziale che permette di distinguere strutture dell’ordine di 50 chilometri sulla superficie solare. Migliorare la risoluzione delle osservazioni solari è molto importante», spiega a Media Inaf Ilaria Ermolli dell’Inaf di Roma, esperta di fisica solare. «I processi magnetoidrodinamici all’origine dell’attività della nostra stella e degli eventi esplosivi osservati nella sua atmosfera, ovvero i processi che determinano lo space weather nell’intera eliosfera con effetti anche a terra, avvengono infatti su scale spaziali ancora più piccole di quelle ora risolte dal telescopio Gregor. Queste scale sono osservabili solo con telescopi solari della classe 4 metri, quali ad esempio il telescopio americano Dkist, in fase di commissioning, e il Telescopio solare europeo (Est), nella fase preparatoria per la realizzazione».

«In attesa delle osservazioni che saranno effettuate da telescopi con apertura maggiore», continua Ermolli, «il nuovo Gregor migliora le capacità di osservazione dei processi che avvengono nel Sole e nell’eliosfera.  Saranno possibili anche misure polarimetriche notturne di pianeti, migliori di quelle ottenute finora. L’aggiornamento di Gregor permetterà inoltre di analizzare alcuni sottosistemi critici per la realizzazione di Est. Ad esempio, nei prossimi mesi saranno installati al telescopio Gregor prototipi dello heat rejector e dei fast e narrow band imagers, sviluppati per Est da ricercatori italiani, dell’Università di Roma Tor Vergata, dell’Università di Catania e dell’Inaf, in collaborazione con altri partner nell’ambito dei progetti H2020 Grest, Pre-Est e Solarnet».

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