ULTIMATO LO SPECCHIO ADATTIVO PIÙ GRANDE DEL MONDO

Elt, sei petali per correggere l’atmosfera

M4, il più grande specchio adattivo mai costruito e con il maggior numero di attuatori, che farà parte dell’Extremely Large Telescope (Elt), ha raggiunto un importante traguardo: tutti i sei segmenti a forma di petalo che compongono lo specchio sono stati completati. Con un commento di Elise Vernet, responsabile del progetto di M4 all'European Southern Observatory (Eso)

     07/10/2021
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Rendering di M4, il principale specchio adattivo dell’Extremely Large Telescope (Elt). Crediti: Eso

È stato completato anche l’ultimo dei sei petali che compongono il quarto specchio dell’Extremely Large Telescope (Elt), quello preposto alla correzione della turbolenza atmosferica. Il nome di questo specchio adattivo, nel linguaggio di scienziati e ingegneri, è M4. “M” sta per mirror (specchio in inglese) e il numero 4 indica che questo è il quarto degli specchi che la luce che entra nel telescopio incontra nel suo percorso dallo spazio all’occhio degli astronomi. L’aggettivo “adattivo” invece rende conto del fatto che la forma di questo specchio può variare velocemente, proprio in virtù del compito che deve svolgere: rimuovere il più possibile l’effetto della turbolenza atmosferica dal fronte d’onda della luce in ingresso.

La luce degli oggetti cosmici viene distorta dall’atmosfera del nostro pianeta, poiché essa è turbolenta e presenta variazioni anche su piccole scale, ritardando e deviando la luce in modo scostante. L’effetto netto di questa turbolenta si percepisce, nelle immagini astronomiche, poiché appaiono sfocate. Per correggere queste distorsioni, Elt sarà equipaggiato con hardware e software avanzati di ottica adattiva, alcuni dei quali sono stati sviluppati appositamente per il telescopio. Fra questi, ad esempio, sei laser che creano stelle di guida artificiali eccitando atomi di sodio situati a circa 90 chilometri di altitudine nell’atmosfera quando, vicino all’oggetto che si sta osservando, non ci sono stelle abbastanza luminose per consentire le misurazioni delle distorsioni atmosferiche. Un altro componente essenziale del sistema di ottica adattiva di Elt sono le cosiddette telecamere di rilevamento del fronte d’onda, che agiscono come gli “occhi” del telescopio rilevando la luce dalle stelle. Un computer poi le riceverà in tempo reale e calcolerà le variazioni di forma necessarie da applicare a M4: il prototipo sviluppato all’Eso può ricevere i dati dai sensori delle telecamere e trasmetterli agli attuatori che deformano lo specchio in poche centinaia di microsecondi.

Grazie al suo sistema di ottica adattiva, gli scienziati prevedono che Elt riuscirà a scattare immagini più nitide di quelle del telescopio spaziale Hubble o dell’imminente James Webb.

Questa immagine è un rendering di M4, il principale specchio adattivo dell’Extremely Large Telescope (Elt). Il termine “specchio adattivo” significa che la superficie dello specchio può essere deformata per correggere la turbolenza atmosferica, nonché la rapida vibrazione della struttura del telescopio indotta dal suo movimento e dal vento. Elt avrà un pionieristico sistema ottico a cinque specchi che gli consentirà di svelare l’universo con dettagli senza precedenti. Crediti: Eso

Tornando a M4, con il suo diametro di 2.4 metri, è il più grande specchio adattivo prodotto fino ad ora e con il maggior numero di attuatori. Sulla superficie posteriore dello specchio sono infatti stati applicati più di 5000 magneti, che giocano un ruolo fondamentale nel deformare i segmenti flessibili di M4, riuscendo a fare aggiustamenti 1000 volte al secondo con una precisione di 50 nanometri.

«La tecnologia è stata messa a punto rispetto agli specchi secondari Lbt, Magellan e Vlt per avere uno specchio più affidabile e la possibilità di fare manutenzione in situ» spiega a Media Inaf Elise Vernet, responsabile del progetto di M4 a Eso. «Lo specchio è fatto di 6 petali sottili di Zerodur in quanto è stato considerato troppo rischioso avere uno specchio di 2.4 metri e 1.95 mm di spessore». Anche il materiale di M4, spiega la ricercatrice, è innovativo: la struttura di riferimento è infatti realizzata in carburo di silicio Boostec mentre tutti gli specchi precedenti utilizzavano Zerodur.

«Il telescopio Elt sta ultimando la fase di design finale mentre si procede con la costruzione sul sito di Cerro Armazones. L’unità M4 è uno degli specchi più critici di Elt per la sua complessità» conclude Vernet. «La sua produzione è iniziata molto tempo fa per poter essere conclusa in tempo per la prima luce del telescopio. Ora che i sei gusci sono integrati in Adoptica, l’unico elemento chiave mancante è la struttura di riferimento in carburo di silicio. Oggi l’unità M4 rimane critica nel percorso di Elt poiché l’integrazione finale inizierà solo quando la struttura di riferimento sarà consegnata ad Adoptica».

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