Installato al Very Large Telescope (Vlt) dell’Eso a Cerro Paranal, nel nord del Cile, il nuovo spettrografo Moons (Multi-Object Optical and Near-infrared Spectrograph) ha effettuato con successo le sue prime osservazioni, fase che gli astronomi chiamano first light, la prima luce. Per la prima volta, uno strumento potrà ottenere spettri nel vicino infrarosso di circa mille oggetti contemporaneamente, aprendo una nuova finestra sull’evoluzione della Via Lattea e delle galassie.
Alcuni dei primi spettri acquisiti dallo strumento Moons al Very Large Telescope dell’Eso. L’immagine di sfondo (ottenuta con la camera infrarossa VirCam, non più in funzione) mostra la Baade’s Window, una regione del cielo in direzione del centro della Via Lattea. I cerchi indicano la posizione delle fibre ottiche di Moons. Il riquadro mostra gli spettri di cinque stelle, nei quali sono riconoscibili le impronte chimiche dello zolfo (S), del ferro (Fe), del titanio (Ti), del silicio (Si), del cromo (Cr) e del magnesio (Mg). Crediti: Eso/Moons team/Vvv survey
Moons è progettato per sfruttare la capacità di raccolta della luce di uno degli specchi da 8,2 metri del Vlt e osservare simultaneamente una moltitudine di stelle e galassie. Circa mille fibre ottiche, ciascuna montata su un posizionatore robotizzato, possono essere indirizzate verso altrettanti bersagli all’interno di un ampio campo di vista. La luce raccolta dalle fibre viene quindi inviata a due spettrografi identici, con 500 fibre ciascuno, che la scompongono nelle sue diverse lunghezze d’onda. Dallo spettro è poi possibile ricavare informazioni fondamentali sugli oggetti osservati, come composizione chimica, massa e velocità.
«L’idea di Moons nasce nel 2010», ricorda Tino Oliva, coordinatore storico Inaf del progetto, «quando l’Eso invitò la comunità astronomica a proporre nuove idee per spettrometri multi-oggetto. Strumenti di questo tipo esistevano già, ma lavoravano principalmente alle lunghezze d’onda ottiche. La scommessa di Moons era spingersi nel vicino infrarosso, tra 1 e 1,8 micrometri: una scelta scientificamente preziosa, ma tecnologicamente molto complessa. Estendere la copertura spettrale all’infrarosso era una terribile sfida tecnologica. Questo intervallo è infatti fondamentale per studiare le stelle nelle zone oscurate della nostra galassia e l’evoluzione delle galassie nel periodo cosmico di massima formazione stellare».
Lo strumento Moons al Very Large Telescope, in Cile. Crediti: Eso
A rendere ancora più complessa la progettazione c’era la necessità di lavorare a temperature criogeniche. Per osservare nell’infrarosso, gli spettrografi devono infatti essere mantenuti molto freddi e sotto vuoto, così da ridurre al minimo la radiazione infrarossa emessa dallo strumento stesso. Moons è alto 4,5 metri e pesa più di dieci tonnellate: il suo criostato richiede circa 5000 litri di azoto liquido e mantiene gli spettrografi a temperature comprese tra −143 e −233 gradi Celsius.
Non solo. «Una delle sfide più impegnative», aggiunge Oliva, « è stata rendere intercambiabili durante le osservazioni alcuni grandi elementi ottici, quindi progettare e poi costruire il sistema di movimentazione dei dispersori: un vero e proprio “treno criogenico” che muove oltre tre quintali di vetro e metallo per quasi mezzo metro, a temperature criogeniche».
L’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf)ha contribuito a diversi aspetti fondamentali della realizzazione e del funzionamento di Moons, dalle soluzioni ottiche al sistema di guida secondaria, dai programmi di riduzione e analisi al software di allocazione e posizionamento delle fibre.
Nel corso dei suoi dieci anni di vita operativa previsti, Moons dovrebbe osservare fino a dieci milioni di oggetti. Nella Via Lattea potrà studiare stelle fino a circa 40mila anni luce di distanza, comprese quelle nelle regioni oscurate dalla polvere, contribuendo alla costruzione di una mappa tridimensionale della nostra galassia e alla ricostruzione della sua storia, della sua composizione chimica e dei movimenti delle sue popolazioni stellari. Ma Moons guarda anche molto più lontano, verso le galassie che hanno popolato l’universo quando la formazione stellare era al suo massimo.
«Non vediamo l’ora di avere i primi spettri scientifici di galassie lontane. Moons cambierà completamente il livello della nostra conoscenza delle galassie, soprattutto di quelle lontane tra 5 e 10 miliardi di anni luce da noi», spiega Filippo Mannucci dell’Inaf, coordinatore del working group sulle galassie con formazione stellare. «Per la prima volta potremo ottenere spettri accurati di centinaia di migliaia di queste galassie, e potremo quindi studiare in dettaglio la dinamica di questi oggetti, le loro abbondanze chimiche, la quantità di polvere interstellare, la presenza di venti prodotti da stelle e da buchi neri supermassicci, le popolazioni di stelle presenti e molte altre cose. Con queste informazioni potremo finalmente avere un quadro completo di come le galassie si sono formate ed evolute».
Per saperne di più:
- Leggi l’announcement Eso