La macchina dello spazio e del tempo

Il telescopio ottico, come sappiamo,  è stato uno strumento rivoluzionario, in quanto ci ha permesso di scrutare il cielo come mai era stato possibile fare prima. Esso però ha un limite:  consente cioè di esplorare solo la parte visibile dello spettro elettromagnetico. Per andare oltre  occorre affidarsi alla spettrometria. Gli elementi chimici presenti sulla Terra sono gli stessi che permeano il cosmo, e ciò consente di scovarli ovunque. Basti pensare che l’elio è stato scoperto prima sul Sole che sulla Terra, questo perché come ogni altro elemento chimico anche questo presenta un proprio spettro atomico. Se davanti a una luce pongo un gas di quel dato elemento verrà proiettato una specie di codice a barre a righe nere e colorate. Le righe colorate si chiamano righe di emissione e corrispondono alle frequenze di radiazione elettromagnetica emesse dagli elettroni che passano da uno stato di energia maggiore a uno minore. Quando ciò succede infatti l’elettrone emette un fotone di frequenza specifica. Le righe nere si chiamano invece righe di assorbimento e corrispondono alle frequenze che l’atomo assorbe quando un elettrone passa ad uno stato energetico superiore. Solo una specifica frequenza viene assorbita, quella che corrisponde all’eccitazione della particella, ovvero al così detto “salto quantico”. Mediante uno spettrometro si possono rilevare questi codici. Se l’oggetto è in avvicinamento inoltre le righe si sposteranno verso il blu, mentre si sposteranno verso la parte rossa dello spettro elettromagnetico se è in allontanamento.  Questo è il cosiddetto effetto doppler e ha consentito di scoprire l’espansione dell’universo. L’unione di queste conoscenze che derivano dalla fisica con le conoscenze astronomiche classiche ha fatto in modo che  nascesse l’astrofisica. Oggi sonde e telescopi spaziali sono equipaggiati con strumenti che sfruttano questi principi.

Spettri stellari delle principali 7 classi di stelle. Fonte

La superstar dell’astrofisica oggi però si chiama sicuramente Hubble, il famoso telescopio spaziale[1] lanciato il 24 aprile 1990 e costato più di 2 miliardi di dollari, un vero e proprio gioiello, pietra miliare dell’astronomia. Ruota attorno alla terra alla velocità di 8 km al secondo, completando un giro attorno ad essa ogni 97 minuti.
Fondamentalmente si tratta di un telescopio riflettore Cassegrain , in cui la luce viene deviata da uno specchio primario di 2,4 m di diametro verso uno specchio secondario, il quale spedisce la luce verso un buco nello specchio primario, oltre il quale si trovano gli strumenti scientifici del telescopio. Hubble è dotato di camere a infrarossi, camere grandangolari, camere per oggetti deboli, spettrometri e spettrografi, ottiche correttive e altro ancora.
Inizialmente il telescopio soffrì di un difetto di costruzione nello specchio primario. Per correggere le immagini si usavano software di correzione, ma Hubble forniva immagini comunque superiori dei telescopi a terra. In seguito venne organizzata una delicata missione in orbita per ripararlo.

Le scoperte di Hubble sono state di ampia portata,  non a caso ha fornito le prime prove dell’esistenza di pianeti orbitanti attorno a stelle diverse dal sole e ha dato importanti indicazioni riguardo la materia oscura, dimostrando che questa non può derivare da stelle non ancora osservate. Scoprì inoltre due satelliti di Plutone tra il 2011 e il 2012 e dimostrò, grazie alle molte osservazioni, che la maggior parte delle galassie contengono un buco nero super-massiccio. Grazie al suo eccezionale “Hubble Extreme Deep Field” nel 2012 è stato in grado di fotografare una porzione di cielo piccolissima ma in cui ci sono migliaia di galassie. In quella foto Hubble ha catturato una galassia distante 13,2 miliardi di anni luce: ciò equivale a vedere il cosmo come era 480 milioni di anni dopo il Big Bang. Sulla base dei dati forniti da Hubble sono stati pubblicati più di diecimila articoli scientifici.

HUBBLE EXTREME DEEP FIELD. NASA/ESA
http://hubblesite.org/gallery/album/the_universe/pr2012037a/


Il pensionamento di Hubble è previsto per il 2021, quando verrà sostituito dal James Webb, potente telescopio specializzato nell’infrarosso. Esso monterà uno specchio primario di ben 6,5m e conterrà molte innovazioni tecnologiche, tra cui lo specchio primario a 18 segmenti e uno strumento in grado di captare oggetti dalla luminosità estremamente debole.

[AF] [1] Il vantaggio principale di un telescopio spaziale consiste nell’evitare l’aberrazione ottica causata dall’atmosfera. Permette inoltre di evitare l’inquinamento luminoso.

 

Per chi volesse approndire:

http://hubblesite.org/

https://www.nasa.gov/mission_pages/hubble/main/index.html

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