Tutti amano i laser. E l'unica cosa migliore di un mucchio di laser è un mucchio di laser su uno dei telescopi (che presto saranno) più grandi del mondo, l'E-ELT. Beh, forse un mucchio di laser su un T. Rex che viaggia nel tempo che appare nel tuo osservatorio e richiede di conoscere le posizioni e le traiettorie degli asteroidi in arrivo. Potrebbe essere meglio. Per i dinosauri; non per noi.
Prima luce per il Telescopio europeo estremamente grande (E-ELT) è ancora lontano anni. Quando aprirà il suo occhio potente e sensibile, sarà il più grande ottico/infrarosso del mondo telescopio estremamente grande . Il suo specchio principale avrà un diametro enorme di 39,3 metri (130 piedi). Naturalmente, lo specchio non è un singolo pezzo di vetro monolitico; è segmentato in 798 elementi esagonali che funzionano tutti insieme.
Ma tutto quel potere di osservazione è praticamente inutile, o almeno severamente limitato, senza un mazzo di laser che lo aiuti a fare il suo dovere. E che bouquet avrà.
L'EELT dovrebbe vedere la prima luce nel 2024. Questa illustrazione mostra la scala del telescopio e mostra anche il suo specchio primario segmentato, che ha un diametro di 39,3 metri (130 piedi). Credito immagine: ESO
I moderni telescopi come l'E-ELT utilizzano i laser come stelle guida nel loro sistemi ottici adattivi . Senza di loro, sarebbero fortemente limitati.
Siamo abituati a visualizzare immagini astronomiche estremamente nitide e dettagliate sugli schermi dei nostri computer. Il telescopio spaziale Hubble è particolarmente responsabile di questo, e un'intera generazione è cresciuta con l'accesso a queste immagini. Ma non tutti i telescopi possono essere nello spazio. I più grandi e potenti sono qui sulla Terra.
Ad occhio nudo, le stelle brillano. È fantastico. Ma quel luccichio è causato da disturbi nell'atmosfera dovuti al vento e alla temperatura che distorce visione astronomica . Per far fronte a ciò, l'E-ELT e altri telescopi terrestri utilizzano stelle guida laser e sistemi di ottica adattiva (AO).
Questa immagine illustra schematicamente l'astronomiavedendo, un processo in cui la luce di un oggetto (lontano) è perturbata dall'atmosfera terrestre. Il fronte d'onda entra dall'alto e viaggia attraverso l'atmosfera disomogenea. Durante questa operazione, il fronte d'onda viene distorto, il che si traduce in un'immagine sfocata. Le due quantità r_0 e t_0 denotano rispettivamente la lunghezza di coerenza spaziale e temporale. Credito immagine: di 2pem – Opera propria, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15279464
La luce proveniente da una stella lontana è un Onda piana . Per un telescopio spaziale come Hubble, ha solo bisogno di focalizzare quell'onda piana sul suo rivelatore. Ma per un telescopio terrestre come l'E-ELT, l'onda piana è distorta dall'atmosfera. Le stelle guida laser e il sistema AO consentono al telescopio di rilevare quelle distorsioni atmosferiche e di rispondere ad esse per mantenere l'onda piana libera.
I laser creano una stella artificiale nel cielo, che il sistema AO può osservare. Osservando quella stella artificiale, il sistema AO può percepire come l'onda piana della stella è distorta dai disturbi atmosferici e fornire al telescopio le informazioni di cui ha bisogno per correggerla con il suo specchio deformabile. E si corregge in tempo reale.
I telescopi spaziali come Hubble non devono fare i conti con l'atmosfera. Questo è uno dei motivi per cui Hubble produce immagini così fantastiche e come è stato in grado di portare immagini di nebulose e altri oggetti meravigliosi e distanti, nella cultura tradizionale.
Ma l'E-ELT sì. E il suo sistema AO e le stelle guida laser gli consentiranno effettivamente di superare la qualità dell'immagine di Hubble. In effetti, il Osservatorio Europeo Meridionale (ESO), i costruttori dell'E-ELT, affermano che il loro 'oscilloscopio produrrà immagini 16 volte più nitide dell'Hubble'. 16 volte! Per raggiungere questo obiettivo, raccoglie più di 100 milioni di volte più luce dell'occhio umano e ha un'area di raccolta della luce 256 volte maggiore dell'Hubble.
Cosa farà con tutto quel potere? Molto.
Una delle cose più eccitanti dell'E-ELT sarà lo studio degli esopianeti. Sarà in grado di rilevare pianeti distanti delle dimensioni della Terra grazie a osservazioni indirette, come misurare l'oscillazione del pianeta. Ma potrebbe anche essere in grado di acquisire immagini dirette di pianeti più grandi e persino aiutare a caratterizzare le loro atmosfere. Sarà anche in grado di scrutare le regioni polverose nei giovani sistemi solari e osservare la formazione dei pianeti e persino rilevare l'acqua e il materiale organico in quei sistemi.
Rappresentazione artistica di una piccola stella ancora circondata da un disco protoplanetario in cui si stanno formando i pianeti. L'E-ELT dovrebbe consentire agli astronomi di vedere all'interno del disco e osservare la formazione dei pianeti. Dovrebbe anche rilevare l'acqua e il materiale organico in questi dischi. Credito: ESO
Aumenterà anche la nostra conoscenza delle prime stelle, galassie e buchi neri. Telescopi come l'Hubble hanno contribuito molto alla nostra conoscenza di questi argomenti e l'E-ELT promette un altro passo da gigante nella comprensione. Il telescopio potrebbe anche essere in grado di misurare l'espansione dell'Universo stesso, cosa che si sta rivelando molto difficile da inchiodare .
Questi sono solo un paio di punti salienti degli E-ELT potenziale scientifico . Sappiamo per esperienza che ci sono sempre anche delle sorprese.
Se pensiamo di essere diventati maggiorenni durante un periodo di accesso senza precedenti a oggetti distanti nell'Universo e un periodo di scoperte rivoluzionarie, aspetta solo che l'E-ELT inizi.
Potremmo finalmente essere in grado di lasciare che Hubble si ritiri con grazia.
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