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Molto più di un telescopio

La curiosità del mese di giugno 2011 a cura di Tomaso Belloni

Fig. 1 - Veduta aerea del radio telescopio di Arecibo (isola di Porto Rico) formato da un'antenna di 305 metri. E' il piu' grande telescopio con singola apertura che sia mai stato costruito.

Fig. 1 - Veduta aerea del radio telescopio di Arecibo (isola di Porto Rico) formato da un’antenna di 305 metri. È il più grande telescopio con singola apertura che sia mai stato costruito.

I telescopi moderni possono prendere forme molto diverse.
Si va dai cristalli per rivelare raggi gamma da satelliti artificiali a sistemi di specchi a terra di forme e configurazioni più disparate.

Fig. 2 - Veduta aerea di una delle 40 stazioni del radio telescopio LOFAR.

Per osservare nelle onde radio, la classica immagine è quella di uno o più grossi paraboloidi che possono essere puntati nella direzione voluta (oppure fissi, come il gigantesco radio telescopio di Arecibo).
In Europa esiste ora un telescopio molto diverso.
Si tratta di LOFAR (LOw Frequency ARray, ovvero schiera a bassa frequenza), il più grande radio-telescopio al mondo, con un’area di raccolta di un chilometro quadrato.
Data la sua dimensione, non si tratta di un grande paraboloide, ma di una schiera di antenne omni-direzionali: 10000 piccole antenne, molto semplici, raggruppate in 40 stazioni, sparse per l’Olanda (il progetto è olandese), con alcune antenne in altri paesi come Germania, Francia, Gran Bretagna e Svezia. Vedi la dislocazione delle antenne alla pagina web LOFAR status map (pagina in inglese).
Trattandosi di basse frequenze radio, le lunghezze d’onda "viste" da LOFAR sono grandi, da 1.3 a 30 metri.
Ognuna delle antenne vede tutto il cielo e l’immagine viene ricostruita mettendo insieme le informazioni provenienti da tutte le antenne, tramite un supercalcolatore, che deve elaborare qualcosa come mille miliardi di operazioni complesse al secondo.
La prima stazione è stata aperta nel 2006 e il 12 giugno 2010 la regina d’Olanda ha inaugurato ufficialmente il telescopio, che stan lentamente entrando in funzione.

Fig. 3 - Le 40 stazioni di LOFAR dislocate nei vari paesi.

La possibilità di tenere sotto osservazione il cielo nella banda radio aprirà nuovi orizzonti per la comprensione dei fenomeni celesti che producono onde radio.
In particolare, sarà possibile scoprire fenomeni transienti, ovvero di durata molto limitata, difficilmente accessibili da strumenti che vedono solo una piccola parte di cielo.

Fig. 4 - Le antenne di LOFAR.

LOFAR permetterà di studiare la cosiddetta "epoca di rionizzazione" dell’Universo.
Si potranno fare campagne di osservazione di sorgenti radio molto deboli al di fuori della nostra galassia.
Come sempre inoltre, l’apertura di una nuova "finestra" di osservazione porterà alla scoperta di fenomeni nuovi e inaspettati.
LOFAR è un radio-telescopio, ma non si limiterà a osservare il cielo.
La struttura de-localizzata dello strumento offre l’opportunità di studiare fenomeni molto diversi nei campi della geofisica e dell’agraria.
La presenza di sensori sismici nelle varie stazioni permetterà di tenere sotto controllo i movimenti della crosta terrestre e di studiare la sismicità naturale e indotta.
Un grande numero di piccoli sensori sparsi nei campi intorno alle stazioni di LOFAR trasmetteranno temperatura, umidità, pressione e illuminazione, oltre alla loro posizione.
Con questi dati si potrà studiare il microclima locale nei campi di patate e combattere le infestazioni di phytophora, un fungo che attacca le piante di patata.
In un prossimo futuro, sarà possibile avere sensori della dimensione di piccole biglie, ciascuno con i suoi misuratori e la sua antenna radio per trasmettere le informazioni all’antenna principale della sua stazione LOFAR, uno scenario quasi da fantascienza.

Fig. 5 - A sinistra: sintomi dell’infezione da Phytophthora infestans sulle foglie di patata. A destra: sintomi sulla patata.

Inoltre, un sistema come questo è ovviamente estendibile, in particolare se altri paesi europei entreranno nella collaborazione.
In definitiva, un radio-telescopio delocalizzato, non spettacolare da vedere quanto un grande paraboloide, ma che promette di raggiungere grossi risultati astronomici, mentre allo stesso tempo permetterà di capire i fenomeni sismici locali e di ottenere le informazioni per contrastare efficacemente i parassiti dei campi di patate.

Per saperne di più

LOFAR - Sito ufficiale della missione (in inglese)
Filmato su LOFAR dal sito ufficiale (in inglese)
LOFAR - Wikipedia (in inglese)
Artcoli relativi a LOFAR da MEDIA INAF - Notiziario on-line di INAF