L’Universo attraverso uno specchio

Gli astronomi del Marshall Space Flight Center stanno testando nuove ottiche dalle forme bizzarre che consentiranno di esplorare l’Universo usando raggi-X super energetici.

Fu un mondo nuovo quello che si presentò ad Alice quando passò attraverso lo specchio: il bianconiglio, lo stregatto, la regina di cuori, fiori parlanti e altro ancora.

Lo specchio primario di Hubble

Gli astronomi esaminano uno specchio di

2,4m di diamtero. Il cuore di Hubble

ingrandisci

Gli specchi hanno un potere speciale anche nel nostro mondo, specialmente nelle mani di un astronomo. Infatti, l’astronomia moderna dipende dagli specchi. Quasi tutti i telescopi sono dotati di uno specchio, spesso anche più di uno, per raccogliere e convogliare la luce su sensori digitali, dove prende vita un’immagine mozzafiato. Senza specchi, sarebbe quasi impossibile studiare l’universo.

Per un astronomo che osserva nella banda X, la faccenda è ancora più complessa. “La luce dei raggi X che utilizziamo per studiare l’universo è così energetica che attraverserebbe tranquillamente un normale specchio,” spiega Brian Ramsey del MSFC.

Per questo motivo Ramsey ed i suoi colleghi hanno costruito uno straordinario specchio obliquo che può raccogliere raggi X di elevata energia (chiamati anche raggi X duri ). “E’ chiamato specchio a vasta incidenza,” spiega Ramsey, scienziato capo di HERO, “e può gestire i raggi X più energetici.”

Il gruppo di lavoro di Ramsey ha recentemente testato il dispositivo chiamato HERO (abbreviazione per High Energy Replicated Optics) a bordo di un pallone aerostatico lanciato da Fort Sumner, New Mexico. Il pallone ha portato HERO sopra il 99% dell’atmosfera terrestre, dove può raccolgiere raggi X provenienti dallo spazio. I dati sono tuttora in analisi e i risultati saranno presto disponibili; il gruppo di lavoro aspetta con impazienza nuove immagini con dettagli mai visti finora.

HERO nella stratosfera

Sopra: HERO vola verso la stratosfera

Il team di HERO è uno dei molti gruppi di scienziati che chiedono agli esperti del Columbia Scientific Balloon Facility a Fort Sumner di lanciare carichi utili attraverso questi enormi palloni. Gonfiato totalmente, il pallone di HERO è largo circa 152 metri e si trova 300 metri sopra il carico. Gli addetti ai lavori gonfiano i palloni, li lanciano, li tracciano, e li recuperano. A causa delle condizioni favorevoli del vento (poco o quasi assente) Fort Sumner è, nel periodo tra maggio e settembre, un luogo eccellente per pianificare lanci.

“Le persone del luogo sono curiose e ci pongono molte domande,” afferma ramsey. “Un bambino mi ha chiesto se il nostro enorme telescopio fosse mai atterrato su una mucca.” (No!) I residenti di Fort Sumner sono persone molto socievoli e collaborative. “Di tanto in tanto si organizzavano addirittura dei barbecue,” ci confessa. Ramsey è abituato all’ospitalità – l’ospitalità del Sud, da quando il MSFC si è trasferito ad Huntsville, in Alabama.

Incidenza dei raggi X

I raggi X vengono deviati, come

sassolini che rimbalzano sulla superficie

di un laghetto – ingrandisci

Le ottiche di HERO, progettate e costruite ad Huntsville, includono 96 specchi a forma di tubo di diversa sezione annidati come gli strati di una cipolla. Ma perchè una forma così bizzarra per uno specchio? Perchè i raggi X ad alta energia passerebbero attraverso il tipo di specchio in cui siamo abituati a specchiarci la mattina mentre ci laviamo i denti. Per impedire a questi fotoni ad alta energia di passarci attraverso, gli specchi devono essere incurvati in modo da deviare il percorso dei fotoni a raggi X. Da lì, proseguono il viaggio giù per i tubi fino ai sensori digitali, i quali generano l’immagine.

Specchi a tubo

Tre specchi a forma di tubo (dx) e

un gruppo si specchi annidati in un

tubo cilindrico (sx) – ingrandisci

Quando questi specchi verranno utilizzati nello spazio, raccoglieranno fotoni da dai più violenti oggetti nell’Universo: stelle in esplosione, collisioni fra galassie e buchi neri, solo per nominarne alcuni. E’ la violenza stessa di tali eventi che rende i fotoni così energetici, ecco perchè gli astronomi hanno bisogno di telescopi a raggi X ad alta energia per studiarli.

Il team di HERO ha dovuto superare molti ostacoli per portare in cielo queste ottiche innovative. I loro primi tentativi sono falliti – ognuno per una ragione diversa. Le condizioni atmosferiche hanno rappresentato il peggior nemico.

“Abbiamo briefing giornalieri sulle condizioni atmosferiche,” prosegue Ramsey. “Quando ci dicono che ‘le condizioni atmosferiche sono inadatte al lancio fino al prossimo mercoledì’,” si prospetta una settimana o due nella solita stanza d’albergo. E ci sono solo due ristoranti nelle vicinanze, di cui ben presto ci si stanca. E’ ovvio quindi che il morale si abbassi. Aggiungiamo al tempo brutto alcuni problemi tecnici che causano il fallimento dei tentativi di lancio, e otterremo una schiera di scienziati frustrati.”

Se la tecnica dei palloni aerostatici è complessa e imprevedibile, perchè il team affida a tale teconologia questi importanti esperimenti? Ramsey sostiene che i benifici superano di gran lunga le difficoltà. “Una missione con un pallone costa molto meno che una missione con un satellite, circa 1 milione contro i 100 milioni e più,” ci spiega. “La vera bellezza dei palloni sta nel fatto che il carico può essere riutilizzato, e il tempo per tornare indietro è più breve. Dopo l’atterraggio con il paracadute, il team effettua tutte le riparazioni necessarie per il carico e lo prepara di nuovo al volo nel giro di un anno. Inoltre, proprio grazie ai tempi contenuti, una “baloon mission” fornisce un’ottima opportunità di insegnamento per gli studenti universitari che fanno ricerche per le loro tesi o dissertazioni.”

E che ne sarà del futuro di HERO? Ramsey spera che sia destinato ai cieli sereni dell’emisfero meridionale – l’Australia per essere precisi. Il gruppo HERO ha avanzato una proposta per far volare da lì i loro carichi nel giro di un anno.

“L’Australia è un posto molto interessante perchè il centro galattico è chiaramente visibile. Il centro galattico è la parte più attiva della nostra galassia. Ha racchiuse molte fonti di raggi X duri e con le nostre ottiche saremo in grado di raccoglierle e catturare immagini mai pensate fino ad ora.”

Nel frattempo, un grande pallone bianco vola sospeso nei cieli del Nuovo Messico, con appeso un telescopio carico di specchi che aprono la strada ad un nuovo mondo. Proprio come avvenne ad Alice…nel Paese delle Meraviglie.

Fonte: http://science.nasa.gov/headlines/y2007/07sep_lookingglass.htm