Il super-Hubble

Se vi domandassero qual è il più potente telescopio ottico al mondo, non avreste dubbi nel rispondermi: il telescopio spaziale Hubble. Pur non essendo il più grande, la sua posizione al di fuori dell’atmosfera terrestre lo rende finora ineguagliato. Tuttavia, non riesce a fare i miracoli e alcuni oggetti sono troppo lontani anche per le sue straordinarie capacità. L’Universo stesso accorre, però, in suo aiuto e gli aggiunge un apparato “ottico” straordinario.

In attesa del suo erede (il Webb), l’Hubble si è dovuto affidare a miglioramenti ottici del tutto gratuiti che l’Universo gli ha messo a disposizione. Come fare per aumentare la sua già prodigiosa vista? Basta aggiungere una lente in grado di rendere visibile ciò che non potrebbe esserlo nemmeno per lui! Semplice e poco dispendioso. D’altra parte il sommo Einstein e la sua teoria della relatività gli hanno indicato esattamente la strada. La lente da inserire tra il telescopio e l’oggetto da osservare può essere, però, costruita solo dallo Spazio stesso. Le sue dimensioni e la sua massa sarebbero un’impresa assurda per il piccolo e debole uomo.

Schema ottico del telescopio spaziale Hubble

Lo Space Telescope ha un ottica di tipo Cassegrain, formata da due specchi curvi in grado di creare l’immagine nel fuoco, dietro allo specchio principale (opportunamente forato), dove vengono inseriti gli strumenti di misura. Pur essendo abbastanza grande (2.4 metri di diametro) e fuori dell’atmosfera, non riesce a rilevare sorgenti luminose troppo lontane.

Si tratta, infatti, normalmente, di ammassi di galassie che appaiono estremamente concentrati data la loro distanza, ma che hanno una forza gravitazionale mostruosamente grande. Purtroppo queste lenti non possono essere spostate a piacimento e quindi il telescopio spaziale è costretto a guardare solo dove esse esistono e sono pronte a fornirgli un validissimo aiuto. Estremamente importante diventa quindi cercare e trovare moltissime di queste lenti naturali, in modo da poter scrutare ciò che riescono a mostrarci con la loro capacità di amplificare i segnali luminosi posti nella loro direzione, ma troppo lontani per essere osservati senza il loro aiuto.

Funzionamento della lente gravitazionale

Se davanti alla galassia lontana e invisibile, è presente una lente gravitazionale (formata solitamente da un ammasso galattico), quest’ultima devia la luce proveniente dall’oggetto lontano e ne crea delle immagini deformate che risultano però amplificate e rivelabili dal telescopio spaziale. Hubble + lente gravitazionale creano uno strumento ottico formidabile! Le linee della luce sono state fortemente deformate per motivi di rappresentazione.

Stiamo ovviamente parlando delle lenti gravitazionali. Ne abbiamo già parlato in altri articoli, ma vale la pena ricordarle. Le luce di un oggetto celeste monto lontano viene deviata dalla presenza di una massa enorme (come un ammasso di galassie) che determina una deformazione dello spazio. La luce è costretta a cambiare direzione e a formare delle immagini anomale, ma visibili in quanto hanno subito un’amplificazione. La combinazione telescopio spaziale più lente gravitazionale diventa un unico strumento di straordinaria potenza.

Non può quindi stupire che si sfruttino telescopi più piccoli sulla terra per scrutare il cielo e localizzare nuovi ammassi galattici, potenziali nuove lenti per il fratello spaziale. Uno di questi collaboratori si trova a Las Campanas in Cile e svolge molto bene il suo lavoro. Sono già più di mille le lenti scoperte che saranno utilizzate da Hubble per aumentare la sua potenza. Recentemente ne ha scoperta una molto interessante, chiamata LCDCS-0829. Lo Space Telescope ha già diretto verso di lei il suo occhio e ha subito messo in evidenza che ci sarà un grande lavoro da fare. L’immagine ripresa mostra, infatti, parecchie immagini chiaramente generate dalla lente gravitazionale, che assumono forme di piccoli archi di cerchio. L’immagine è stata ottenuta con 36 esposizioni nei filtri blu, vicino e lontano infrarosso. Il $campo$ di vista è di 2.8 minuti d’arco.

ammasso galattico LCDCS-0829

L’immagine profonda dello Space Telescope dell’ammasso galattico LCDCS-0829. Si notano molto bene diverse strutture allungate e ad archetto, chiaramente immagini distorte di oggetti molto più lontani e resi visibili dalla lente gravitazionale – ingrandisci

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21 Commenti

  1. Mamma mia…foto del genere, come quella del Deep Space, potrei passarci ore ed ore ad ammirarle! Ti proiettano in un’altra dimensione!

    Maaa…una domandina tecnica: affianco alle strutture allungate o ad archetto, non dovrebbe vedersi anche l’oggetto (galassia ad esempio) responsabile della distorsione??

  2. caro Lampo,
    lo stai vedendo, eccome! E’ l’insieme di galassie che formano l’ammasso la cui gravità complessiva distorce le immagini degli oggetti più lontani… 😛
    In altri casi, si vede invece chiaramente la galassia vicina e quella più lontana, nascosta ma distorta e amplificata (croce di Einstein e cose del genere). In questo caso è tutto l’insieme che agisce come un solo enorme oggetto.

  3. Ah ok, infatti pensavo proprio alla croce di Einstein! Pensavo si sfruttasse solo in quel modo l’effetto lente, con una lente quasi “puntuale” tanto per intenderci! E invece la distorsione gravitazionale di un ammasso dev’essere talmente complessa da far comparire solamente “qua e là” immagini ingrandite di oggetti incredibilmente lontani…spettacolo!

    Grazie come al solito Enzo! 😉

  4. Hubble ci a regalato tante emozioni davvero!
    Enzo,mica sai se vi sono in costruzione altri telescopi spaziali ancora più potenti dell’hubble?
    E quanto se ci sono verranno lanciati in orbita?
    Apparte la missione Darwin del ESA e Corot francese in grado di individuare pianeti simili alla terra,quale altre missioni sono in programma per lo studio delle galassie lontane?
    Teoricamente sarebbe possibile con un telescopio mega potente poter vedere anche il Big bang visto che più scrutiamo lontano e più vediamo la storia dell’universo (cono di luce dal passato) ?
    Ciao a tutti 😈

  5. Scusate se faccio tante domande,ma il sapere si nutre anche di domande!
    🙂

  6. Ho sempre pensato che la lente gravitazionale funzionasse solo per oggetti esattamente dietro l’ammasso che deve funzionare da lente. Invece dalla foto si vede che la spiegazione è molto più complicata. Grazie a Enzo facciamo un’altro passettino nella comprensione dell’universo.

  7. eccomi Raffaele!

    sicuramente sì: il telescopio spaziale Webb con uno specchio di 6,5 metri sarà lanciato nel 2014. A terra si costruiranno telescopi giganteschi (avevo anche scritto un articolo).
    Per le galassie lontane va benissimo il Webb, ma anche Hubble che è arrivato alle primissime galassie. Poi c’è il SSDS che ha coperto 1/4 del cielo visibile.
    Il Big Bang non si potrà vedere nelle lunghezze d’onda che conosciamo in quanto l’Universo ha passato una fase oscura. Prima di 300000 anni (fase del rumore di fondo) è impossibile vedere qualcosa. Teoricamente invece sì, perchè il Webb dovrebbe arrivare fino a distanze comparabili a 14 miliardi di anni luce.
    domanda quanto vuoi…hai perfettamente ragione!!! 😛

  8. caro Gaetano,
    in realtà noi vediamo oggetti che sono nascosti dall’ammasso o -almeno- da qualche oggetto dell’ammasso. Le linee curve che si manifestano sono le immagini distorte, spostate e ingrandite dall’effetto lente.

  9. Se non ricordo male, ma spero di sbagliarmi, ho letto di recente che il nuovo telescopio spaziale JWST non verrà lanciato prima del 2015, sembra per mancanza di fondi. 😥

    Sandro

  10. Davvero fantastico! Com’è bello l’universo! Ho capito perfettamente il fenomeno della lente gravitazionale,grande Enzo come sempre :mrgreen:
    Comunque potranno lanciare i più potenti telescopi,ma il grandissimo HST,per me,non si potrà mai rimpiazzare.Sono cresciuta (e sto crescendo 😆 ) con le sue fantastiche immagini.Rimarrà nella storia,il mitico grande Hubble Space Telescope 😉

  11. Cara Elis, ricordo ancora con emozione il lancio dell’HST e la frustrazione di saperlo “miope” a causa di un’errore di progettazione….
    Ma dopo che l’hanno “aggiustato”, le meraviglie si susseguono giorno per giorno…
    Vi segnalo questo SITO in cui ogni giorno la NASA posta delle magnifiche foto, tra le quali ce ne sono moltissime dell’HST

    Caro Enzo, bellissimo articolo!! 😎 Mi spiace non essere un po’ più presente sul sito, ma come sai gli impegni per adesso mi trattengono. 😥 Mi farò perdonare appena possibile!! 🙂

  12. Grazie enzo,
    1 Per il sito che considero interessantissimo e che consiglio a tutti gli appassionati di astronomia
    2 Per la chiarezza degli articoli e per la spiegazione in maniera semplice adatta anche a chi non ha una grande conoscenza dei termini scentifici adatti come me
    3 Per la pazienza con cui ci spieghi le cose,meravigliosamente belle dell’Universo o per meglio dire del Metaverso visto che il prof Barrow a spiegato che vi sono sistemi indiretti x scoprire la presenza di universi paralleli.
    Ancora grazie x le informazioni sei Mitico Enzo.
    😀

  13. Caro Enzo,
    Ho una domanda sulla radiazione cosmica di fondo…
    Proviene da 380000 anni dopo il B.B. (anno più anno meno 😆 ) e per la velocità di espansione dell’universo la vediamo in ogni direzione e molto allungata a causa del redshift.
    Il dubbio… la vediamo solo adesso perchè la differenza di velocità tra espansione e luce le ha permesso di raggiuncerci?
    Per quanto tempo continueremo a vederla?
    E gli Assiri, per esempio, se avessero avuto le possibilità tecniche, avrebbero visto qualcosa?
    In altre parole siamo particolarmente fortunati ad essere stati raggiunti dalla RCF in un momento della nostra evoluzione con le capacità tecniche di rilevarla.
    Se ho detto un sacoo di stupidaggini non volermene!! 😳

  14. caro gaetano,
    vediamo di andare per gradi.
    Per un certo periodo di tempo è stata emessa la radiazione di fondo. Essa continua a viaggiare nello spazio alla velocità della luce. Tuttavia nel frattempo l’Universo si espande e quindi la luce deve percorrere distanze sempre maggiori. Immaginiamo che avvenga una supernova ad un certo momento nel tempo passato. La sua luce durerà un attimo. Noi potremmo vederla solo nel momento in cui la luce ci raggiunge. Poi la vedremo spegnersi. E non riusciremo a vedere più l’esplosione perchè se anche stiamo allontanandoci da lei, ormai la sua luce non potrà più raggiuncerci (va più forte di noi). la vedranno però esseri che stanno molto più lontani di noi da quella sorgente. In questo contesto, ci possiamo ritenere fortunati perchè siamo riusciti a vivere nel momentoi in cui la luce di quella supernova è giunta a noi. Però ne avremmo perse moltissime altre, avvenute precedentemente ma a distanze più vicine (di loro vediamo soltanto i resti). Ad esempio Keplero ha visto una supernova, che noi non potremmo mai vedere e così anche i cinesi con quella del Granchio. Prima dei cinesi si sarebbe potuta vedere la stella che sarebbe poi esplosa. Attenzione però. Qui stiamo parlando di oggetti “puntiformi”, avvenuti in un punto ben particolare dello spazio-tempo.
    Le cose cambiano invece per i fenomeni che sono avvenuti ovunque nell’Universo antico. Anche se essi sono stati limitati nel tempo, vi sarà sempre qualche fotone che prima o poi ci raggiungerà e quindi lo vedremo sempre. Se pensiamo alla radiazione di fondo come a un fenomeno temporaneo di durata limitata, riusciremo a vederla fin quando ci saranno ancora dei fotoni (o delle radiazioni percepibili) che saranno ancora in grado di raggiungerci. Ma questo sarà sempre vero: da qualche parte dell’Universo primitivo prima o poi arriveranno fotoni partiti in quel tempo. Andando verso l’origine di tutto,le cose continuano cos’. Dovunque noi saremio nel futuro riusciremo a vedere sempre e soltanto fino al Big Bang, in quanto prima non c’era luce e non eisteva nemmeno lo spazio e il tempo. Per cui le nostre osservazioni, per tecnologicamente superiori ad oggi esse siano, vedranno sempre il Big Bang come il fenomeno più lontano.
    Spero di non averti confuso… Nel caso dimmelo e proviamo in altro modo…

  15. Caro Enzo,
    Come sempre sei stato comprensibilissimo anche per noi poveri… mortali! In effetti 380000 anni dopo il B.B. tutto l’universo, di dimensioni ridotte, emetteva le radiazioni che noi vediamo come radazione cosmica di fondo e corrisponde, anche, al limite massimo che ci è consentito di osservare indipendentemente da eventuali miglioramenti tecnici. Guarda che mi hai chiarito un dubbio per me non da poco.. 😆 😆 😆

  16. caro Gaetano,
    ho ripensato alla tua intelligente domanda di prima e ho pensato che forse varrebbe la pena rispondere più esaurientemente, magari con qualche grafico. L’espansione dell’Universo e la possibilità di vedere le “cose” è stata già trattata, ma non è mai abbastanza. Tra un po’ uscirà un articolo dedicato a te…
    grazie infinite per l’idea! 🙂

  17. Scusate la mia ignoranza….ma perchè non possiamo puntare Hubble verso il sistema Glise 581 e nello specifico il pianeta D, che stando alle ultime news dicono che con molta probabbilità ci sia acqua allo stato liquido….e troppo lontano per il nostro telescopio???????????

  18. @Lord: Credo che, anche puntando l’Hubble verso Gliese 581, non vedremmo nulla di particolare.
    I pianeti finora sono stati scoperti o tramite l’oscillazione della stella madre attorno al comune centro di massa (per quelli maggiori), oppure grazie allo smorzamento della luce causato alla stella dal passaggio del pianeta sul disco illuminato (eclissi).
    Al massimo, potremmo vedere solo dei puntini luminosi (per i pianeti più grandi), ma niente di più.
    Solitamente, però, la luce della stella sovrasta in modo ineliminabile quella dell’eventuale pianeta.
    Dobbiamo ancora aspettare nuove tecnologie…. 🙁