Immaginate di guardare il cielo notturno. Le stelle appaiono come puntini luminosi. L’occhio umano, un organo incredibilmente complesso, ha una sua capacità di distinguere i dettagli, nota come risoluzione angolare. Se prendete l’orizzonte, lo dividete in 360 gradi, e ogni grado in 60 minuti d’arco, un minuto d’arco è circa la risoluzione dell’occhio umano.
Cosa significa questo in pratica? Se guardate un oggetto distante circa un chilometro, potete distinguere due punti separati da circa un terzo di metro. Ma se avvicinate il dito all’occhio, potete vedere i dettagli minuti delle impronte digitali a livello di millimetro. Non potreste mai distinguere un’impronta digitale a un chilometro di distanza, ma distinguere oggetti separati da un terzo di metro nella stessa stanza è facilissimo. La risoluzione angolare ci permette di calcolare la risoluzione lineare per un oggetto distante che stiamo studiando, ed è per questo che è così utile in astronomia.
Ma l’universo nasconde dettagli molto più piccoli e distanti di quelli che il nostro occhio può percepire. Per spingerci oltre, abbiamo bisogno di strumenti più potenti.
Pensate al James Webb Space Telescope. Questo strumento ha uno specchio primario enorme, di 6,5 metri di diametro. Era così grande che non poteva entrare nel razzo e hanno dovuto escogitare sistemi ingegnosi, simili all’origami, per ripiegarlo e dispiegarlo nello spazio. Questa dimensione gli conferisce una risoluzione angolare di circa un decimo di arcosecondo.
Per capire quanto sia impressionante, prendete la risoluzione dell’occhio umano (in arcminuti), dividetela per 60 per convertirla in arcosecondi, e poi dividete per 10 per ottenere un decimo di arcosecondo. Questo significa che il James Webb Space Telescope ha una risoluzione circa 600 volte migliore dell’occhio umano. Per dare qualche esempio divertente, il James Webb potrebbe vedere i dettagli di una moneta posta a 40 chilometri di distanza, oppure distinguere il motivo di un pallone da calcio regolamentare a 550 chilometri dal telescopio. È davvero un telescopio impressionante.
Tuttavia, il James Webb è stato complesso da realizzare, con anni di ritardo e miliardi di dollari di sforamenti di budget. In astronomia, l’unico modo per ottenere una risoluzione ancora maggiore è avere un disco (specchio o antenna) più grande. Ma costruire dischi enormi è difficile.
Fortunatamente, ci sono dei modi per “barare”. Una tecnica è l’interferometria. Invece di un singolo grande disco, si utilizzano molti piccoli dischi indipendenti e si correlano intelligentemente le loro misurazioni. Questa tecnica permette di combinare le misurazioni indipendenti per ricostruire un’immagine come se fosse stata catturata da un telescopio molto più grande.
Uno degli esempi migliori di questa tecnica è l’Event Horizon Telescope. Questo è ciò che è stato usato per osservare l’anello di materiale attorno a buchi neri distanti. Il telescopio è composto da strumenti sparsi in tutto il mondo. In effetti, trasforma la Terra in un unico, gigantesco strumento di raccolta astronomica.
Sebbene l’interferometria presenti delle complessità, in quanto si possono raccogliere segnali solo dove è presente uno strumento, alla fine offre una risoluzione incredibilmente elevata.
La risoluzione dell’Event Horizon Telescope è di 20 microarcosecondi. Per dare un esempio lampante, come fornito dagli stessi ricercatori dell’Event Horizon Telescope, con questa risoluzione potrebbero individuare un’arancia appoggiata sulla superficie della Luna. Questa è la straordinaria capacità di risoluzione che possiedono.
Utilizzando tecniche come l’interferometria, gli astronomi hanno svelato le meraviglie dell’universo ed esplorato i misteri del cosmo. Questi strumenti, dall’occhio umano ai giganteschi network interferometrici, rappresentano passi fondamentali nel nostro incessante desiderio di vedere e comprendere l’universo con sempre maggiore chiarezza.
REDAZIONE FISICA POP
