9 telescopi che cambieranno il modo in cui vediamo lo spazio

La nostra visione dalla Terra è sempre stata abbastanza buona, a parte nuvole e bagliori. Fu trasformato da telescopi nel 1600, e da allora è migliorato selvaggiamente. Dai telescopi a raggi X al telescopio spaziale Hubble che ignora l'atmosfera, è difficile persino credere a ciò che possiamo vedere ora.

E nonostante tutto ciò che hanno fatto, i telescopi sono appena iniziati. L'astronomia è sull'orlo di un'altra rottura simile a Hubble, grazie a una nuova generazione di mega-telescopi che usano enormi specchi, ottiche adattive e altri trucchi per scrutare più in profondità nel cielo - e più indietro nel tempo - che mai. Questi progetti da miliardi di dollari sono in cantiere da anni, da enormi come il controverso Thirty Meter Telescope delle Hawaii al James Webb Space Telescope, l'attesissimo successore di Hubble.

I più grandi telescopi terrestri di oggi usano specchi di 10 metri di diametro, ma lo specchio di 2, 4 metri di Hubble ruba lo spettacolo perché è sopra l'atmosfera, che distorce la luce per gli osservatori sulla superficie terrestre. E la prossima generazione di telescopi li supererà tutti, con specchi ancora più enormi e un'ottica adattiva migliore - un metodo per utilizzare specchi flessibili controllati da computer per regolare la distorsione atmosferica in tempo reale. Il telescopio gigante Magellan in Cile sarà 10 volte più potente di Hubble, ad esempio, mentre il telescopio europeo estremamente grande raccoglierà più luce di tutti i telescopi esistenti da 10 metri sulla Terra messi insieme.

La maggior parte di questi telescopi non sarà operativa fino al 2020, e alcuni hanno affrontato battute d'arresto che potrebbero ritardare o addirittura far deragliare il loro sviluppo. Ma se qualcuno diventasse davvero rivoluzionario come lo era Hubble nel 1990, è meglio iniziare subito a preparare le nostre menti. Quindi, senza ulteriori indugi, ecco alcuni telescopi emergenti di cui probabilmente sentirai molto parlare nei prossimi decenni:

1. Radiotelescopio MeerKAT (Sudafrica)

Il 13 luglio 2018, il Sudafrica ha svelato il super radiotelescopio del mondo, MeerKAT, che sarà almeno 50 volte più potente di qualsiasi altro telescopio sulla Terra. (Foto: MUJAHID SAFODIEN / AFP / Getty Images)

MeerKAT non è solo un telescopio, ma un gruppo di 64 parabole (che forniscono 2.000 coppie di antenne) situate nella Provincia del Capo del Sud del Sud Africa. Ogni parabola ha un diametro di 13, 5 metri e aiuta a formare il radiotelescopio più sensibile del mondo. I piatti funzionano tutti insieme come un unico telescopio gigante per raccogliere segnali radio dallo spazio e tradurli. Da questi dati, gli astronomi possono creare immagini dei segnali radio. L'Osservatorio radioastronomico sudafricano afferma che MeerKAT "contribuisce in modo critico alla realizzazione di immagini ad alta fedeltà del cielo radio, compresa questa migliore visione esistente del centro della Via Lattea".

"MeerKAT offre ora una vista senza pari su questa regione unica della nostra galassia. È un risultato eccezionale", afferma Farhad Yusef-Zadeh della Northwestern University. "Hanno costruito uno strumento che sarà l'invidia degli astronomi ovunque e sarà molto richiesto per gli anni a venire."

Il sistema telescopico del Sudafrica entrerà a far parte dell'array intercontinentale Square Kilometer Array (SKA) situato in Australia. SKA è un progetto di radiotelescopio tra i due paesi che alla fine avrà uno spazio di raccolta di un chilometro quadrato.

2. Telescopio estremamente grande europeo (Cile)

L'European Extremely Large Telescope sarà il più grande telescopio sulla Terra una volta completato. (Immagine: L. Calçada / ESO)

Il deserto cileno di Atacama è il luogo più arido della Terra, quasi completamente privo di precipitazioni, vegetazione e inquinamento luminoso che possono confondere i cieli altrove.

Già sede degli osservatori La Silla e Paranal dell'Osservatorio europeo meridionale - quest'ultimo dei quali comprende il suo Very Large Telescope, famoso in tutto il mondo - e diversi progetti di radioastronomia, l'Atacama ospiterà presto anche il telescopio europeo estremamente grande, o E-ELT. La costruzione di questo colosso dal nome appropriato iniziò nel giugno 2014, quando i lavoratori fecero saltare in aria un po 'di spazio piatto sopra Cerro Armazones, una montagna di 10.000 piedi nel deserto cileno settentrionale. La costruzione del telescopio e della cupola è iniziata a maggio 2017.

Progettato per iniziare l'attività nel 2024, l'E-ELT sarà il più grande telescopio sulla Terra, con uno specchio principale che si estende per 39 metri di larghezza. Il suo specchio sarà composto da molti segmenti - in questo caso 798 esagoni misurano 1, 4 metri ciascuno. Raccoglierà 13 volte più luce dei telescopi di oggi, aiutandolo a cercare nei cieli tracce di esopianeti, energia oscura e altri misteri inafferrabili. "Inoltre, " aggiunge l'ESO, "gli astronomi stanno pianificando anche gli imprevisti: le nuove e imprevedibili domande sorgeranno sicuramente dalle nuove scoperte fatte con l'E-ELT."

3. Giant Magellan Telescope (Cile)

Il Giant Magellan Telescope scansionerà i cieli per la vita aliena su mondi lontani. (Immagine: Giant Magellan Telescope)

Un'altra aggiunta alla straordinaria collezione di telescopi del Cile è il Giant Magellan Telescope, progettato per l'Osservatorio di Las Campanas nell'Atacama meridionale. Il design unico del GMT presenta "sette dei più grandi specchi rigidi monolitici di oggi", secondo la Giant Magellan Telescope Organization. Questi rifletteranno la luce su sette specchietti secondari più piccoli e flessibili, quindi su uno specchio primario centrale e infine su telecamere di imaging avanzate, dove la luce può essere analizzata.

"Sotto ogni superficie dello specchio secondario, ci sono centinaia di attuatori che regolano costantemente gli specchi per contrastare la turbolenza atmosferica", spiega GMTO. "Questi attuatori, controllati da computer avanzati, trasformeranno le stelle scintillanti in punti luminosi chiari e costanti. È in questo modo che il GMT offrirà immagini 10 volte più nitide del telescopio spaziale Hubble."

Come con molti telescopi di prossima generazione, il GMT si sta concentrando sulle nostre più fastidiose domande sull'universo. Gli scienziati lo useranno per cercare la vita aliena sugli esopianeti, per esempio, e per studiare come si sono formate le prime galassie, perché ci sono così tanta materia oscura ed energia oscura, e come sarà l'universo tra qualche trilione di anni. Il suo obiettivo di apertura, o "prima luce", è il 2023.

4. Telescopio da trenta metri (Hawaii)

Oltre a lavorare a fianco del James Webb Space Telescope, il Thirty Meter Telescope sarebbe alla ricerca di materia oscura. (Immagine: Thirty Meter Telescope)

Il nome del telescopio da trenta metri parla da solo. Il suo specchio sarebbe triplo del diametro di qualsiasi telescopio in uso oggi, permettendo agli scienziati di vedere la luce da oggetti più lontani e più deboli che mai. Oltre a studiare la nascita di pianeti, stelle e galassie, servirebbe anche ad altri scopi come far luce sulla materia oscura e sull'energia oscura, rivelare connessioni tra galassie e buchi neri, scoprire esopianeti e cercare la vita aliena.

Il progetto TMT è in lavorazione dagli anni '90, immaginato come un "potente complemento al James Webb Space Telescope nel tracciare l'evoluzione delle galassie e la formazione di stelle e pianeti". Unirebbe altri 12 telescopi giganti già arroccati in cima a Mauna Kea, la montagna più alta della Terra dalla base alla cima e una mecca per gli astronomi di tutto il mondo. Il TMT ha ricevuto l'approvazione finale e ha iniziato a funzionare nel 2014, ma i lavori sono stati presto interrotti a causa delle proteste che si opponevano al posizionamento del telescopio su Mauna Kea.

La TMT ha offeso molti nativi hawaiani, che si oppongono all'ulteriore costruzione di grandi telescopi su una montagna considerata sacra. La corte suprema delle Hawaii ha dichiarato il permesso di costruzione della TMT invalido alla fine del 2015, sostenendo che lo stato non ha lasciato che i critici esprimessero le loro lamentele in un'audizione prima che fosse concesso. Il Board of Land and Natural Resources dello stato ha quindi votato per approvare il permesso di costruzione nel settembre 2017, anche se secondo quanto riferito questa sentenza è stata impugnata.

5. Large Synoptic Survey Telescope (Cile)

Il Large Synoptic Survey Telescope avrà una macchina fotografica delle dimensioni di una piccola auto. (Immagine: Large Synoptic Survey Telescope Corporation)

Specchi più grandi non sono l'unica chiave per costruire un telescopio rivoluzionario. Il Large Synoptic Survey Telescope misurerà appena 8, 4 metri di diametro (che è ancora piuttosto grande), ma ciò che manca di dimensioni compensa con portata e velocità. Come un telescopio da indagine, è progettato per scansionare l'intero cielo notturno piuttosto che concentrarsi su singoli obiettivi - solo che lo farà ogni poche notti, utilizzando la più grande fotocamera digitale della Terra per registrare filmati colorati e time-lapse del cielo in azione.

Quella fotocamera da 3, 2 miliardi di pixel, delle dimensioni di una piccola auto, sarà anche in grado di catturare un campo visivo estremamente ampio, scattando immagini che coprono 49 volte l'area della luna terrestre in una singola esposizione. Ciò aggiungerà una "capacità qualitativamente nuova in astronomia", secondo la LSST Corporation, che sta costruendo il telescopio insieme al Dipartimento per l'Energia degli Stati Uniti e alla National Science Foundation.

"L'LSST fornirà mappe tridimensionali senza precedenti della distribuzione di massa nell'universo", aggiungono gli sviluppatori - mappe che potrebbero far luce sulla misteriosa energia oscura che guida l'espansione accelerata dell'universo. Produrrà anche un censimento completo del nostro sistema solare, compresi asteroidi potenzialmente pericolosi fino a 100 metri. La prima luce è prevista per il 2022.

6. Telescopio spaziale James Webb

Tre volte più grande di Hubble, il James Webb Space Telescope dovrebbe essere in grado di guardare più in profondità nello spazio antico. (Immagine: Northrop Grumman / NASA)

Il telescopio spaziale James Webb della NASA ha grandi scarpe da riempire. Progettato per avere successo su Hubble e sul telescopio spaziale Spitzer, ha generato aspettative e spese elevate durante quasi 20 anni di pianificazione. Il superamento dei costi ha spinto la data di lancio al 2018, quindi i test e l'integrazione l'hanno ritardata ulteriormente fino al 2021. Il prezzo è salito oltre il suo budget di $ 5 miliardi nel 2011, portando quasi il Congresso a chiudere i finanziamenti. È sopravvissuto e ora è limitato a un limite di $ 8 miliardi fissato dal Congresso.

Come per Hubble e Spitzer, la forza principale di JWST deriva dall'essere nello spazio. Ma è anche tre volte più grande di Hubble, permettendogli di trasportare uno specchio primario da 6, 5 ​​metri che si apre per raggiungere la dimensione massima. Ciò dovrebbe aiutarlo a superare anche le immagini di Hubble, fornendo una maggiore lunghezza d'onda e una maggiore sensibilità. "Le lunghezze d'onda più lunghe consentono al telescopio Webb di guardare molto più vicino all'inizio del tempo e di cacciare la formazione inosservata delle prime galassie", spiega la NASA, "oltre a guardare dentro le nuvole di polvere dove si stanno formando stelle e sistemi planetari oggi ".

Si prevede che Hubble rimarrà in orbita almeno fino al 2027, e forse più a lungo, quindi ci sono buone probabilità che sarà ancora al lavoro quando JWST arriverà sul posto di lavoro tra qualche anno. (Spitzer, un telescopio a infrarossi lanciato nel 2003, è stato progettato per durare 2, 5 anni, ma potrebbe continuare a funzionare fino a "fine di questo decennio".)

7. WFIRST

Il JWST non è l'unico nuovo entusiasmante telescopio spaziale sulla piastra della NASA. L'agenzia ha anche acquisito due telescopi spia riproposti dall'US National Reconnaissance Office (NRO) nel 2012, ognuno dei quali ha uno specchio primario di 2, 4 metri insieme a uno secondario per migliorare la nitidezza dell'immagine. Entrambi questi telescopi riproposti potrebbero essere più potenti di Hubble, secondo la NASA, che ha pianificato di usarne uno per una missione per studiare l'energia oscura dall'orbita.

Quella missione, intitolata WFIRST (per "Wide-Field Infrared Survey Telescope"), inizialmente avrebbe usato un telescopio con specchi di diametro compreso tra 1, 3 e 1, 5 metri. Il telescopio spia NRO offrirà grandi miglioramenti rispetto a ciò, afferma la NASA, producendo potenzialmente "immagini di qualità Hubble su un'area di cielo 100 volte più grande di Hubble".

WFIRST è progettato per risolvere le domande fondamentali sulla natura dell'energia oscura, che costituisce circa il 68 percento dell'universo ma sfida ancora i nostri tentativi di capire di cosa si tratta. Potrebbe rivelare tutti i tipi di nuove informazioni sull'evoluzione dell'universo, ma come con la maggior parte dei telescopi ad alta potenza, questo è un multitasking. Oltre a demistificare l'energia oscura, WFIRST si unirebbe anche alla ricerca in rapida crescita per scoprire nuovi esopianeti e persino intere galassie.

"Una foto di Hubble è un bel poster sul muro, mentre un'immagine WFIRST coprirà l'intera parete della tua casa", ha detto il membro del team David Spergel in una dichiarazione del 2017. Il lancio di WFIRST era programmato per la metà degli anni '20, anche se ora c'è un'ombra sull'intero progetto a causa dei tagli al bilancio della NASA proposti dall'amministrazione Trump. Il problema è ancora nelle mani del Congresso e molti astronomi hanno avvertito che cancellare WFIRST sarebbe un errore.

"La cancellazione di WFIRST costituirebbe un precedente pericoloso e indebolirebbe gravemente un processo di indagine decadale che ha stabilito priorità scientifiche collettive per un programma leader del mondo per mezzo secolo", ha affermato Kevin B. Marvel, direttore esecutivo dell'American Astronomical Society, in una dichiarazione. "Una simile mossa sacrificherebbe anche la leadership americana nell'energia oscura basata sullo spazio, l'esopianeta e il rilevamento astrofisico. Non possiamo permettere un danno così drastico al campo dell'astronomia, i cui impatti si sentirebbero per più di una generazione".

8. Telescopio sferico a diaframma da cinquecento metri (Cina)

FAST è simile all'Osservatorio di Arecibo, ma presenta numerosi miglioramenti rispetto al radiotelescopio con sede a Puerto Rico. (Foto: VCG / VCG / Getty Images)

La Cina ha recentemente aperto un gigantesco radiotelescopio con il progetto FAST (Aperture Spescical Telescope) di cinquecento metri, situato nella provincia di Guizhou. Con un diametro del riflettore delle dimensioni di circa 30 campi da calcio, FAST è quasi il doppio di suo cugino, l'Osservatorio di Arecibo a Puerto Rico. Mentre sia FAST che Arecibo sono enormi radiotelescopi, FAST può spostare i suoi riflettori, di cui 4.450, verso direzioni diverse per studiare meglio le stelle. I riflettori di Arecibo, al contrario, sono fissi nelle loro posizioni e si basano su un ricevitore sospeso. Il telescopio da 180 milioni di dollari cercherà onde gravitazionali, pulsar e, naturalmente, segni di vita aliena.

FAST non è stato senza polemiche, però. Il governo cinese ha spostato 9000 persone che vivevano in un raggio di 3 miglia dal sito del telescopio. Ai residenti sono stati dati circa $ 1.800 per aiutare i loro sforzi per trovare nuove case. L'obiettivo della mossa, secondo i funzionari governativi, era "creare un ambiente sonoro di onde elettromagnetiche" per far funzionare il telescopio.

La Cina ha anche recentemente approvato un altro radiotelescopio ancora più grande, annunciato l'Accademia cinese delle scienze nel gennaio 2018. L'apertura è prevista per il 2023.

9. Progetto ExTrA (Cile)

Il trio di telescopi ExTrA è entrato in funzione presso l'Osservatorio La Silla in Cile a gennaio 2018. (Foto: ESO)

I suoi tre telescopi potrebbero essere piccoli rispetto ad alcuni dei giganti di questo elenco, ma il nuovo progetto francese ExTrA ("Exoplanets in Transit and their Atmospheres") potrebbe ancora essere un grosso problema nella ricerca di pianeti abitabili. Utilizza tre telescopi da 0, 6 metri, situati presso l'Osservatorio La Silla dell'ESO in Cile, per monitorare regolarmente le stelle nane rosse. Raccolgono la luce da una stella bersaglio e da quattro stelle di confronto, quindi alimentano la luce attraverso le fibre ottiche in uno spettrografo nel vicino infrarosso.

Questo è un nuovo approccio, secondo l'ESO, e aiuta a correggere l'effetto dirompente dell'atmosfera terrestre, nonché gli errori di strumenti o rivelatori. I telescopi hanno lo scopo di rivelare eventuali lievi cali di luminosità da una stella, il che è un possibile segno che la stella è in orbita da un pianeta. Sono focalizzati su un tipo specifico di piccola stella luminosa conosciuta come M nana, che sono comuni nella Via Lattea. Ci si aspetta inoltre che i sistemi nani siano buoni habitat per pianeti delle dimensioni della Terra, osserva l'ESO, e quindi buoni posti in cui cercare mondi potenzialmente abitabili.

Oltre alla ricerca, i telescopi possono anche studiare le proprietà di tutti gli esopianeti che trovano, offrendo dettagli su come potrebbe essere nelle loro atmosfere o sulla superficie. "Con ExTrA, possiamo anche affrontare alcune domande fondamentali sui pianeti nella nostra galassia", afferma un membro del team Jose-Manuel Almenara in una nota. "Speriamo di esplorare quanto siano comuni questi pianeti, il comportamento dei sistemi multi-pianeta e il tipo di ambienti che portano alla loro formazione."

Nota del redattore: questa storia è stata aggiornata con nuove informazioni da quando è stata pubblicata originariamente nell'agosto 2014.

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