Inizia oggi la costruzione della più grande struttura di radioastronomia del mondo, l’Osservatorio SKA. L’osservatorio è un progetto globale che dura da 30 anni.
Con due enormi telescopi, uno in Australia e l’altro in Sud Africa, il progetto vedrà più avanti che mai nella storia dell’Universo.
Gli astronomi useranno i telescopi per tracciare l’idrogeno nel tempo cosmico ed effettuare misurazioni precise della gravità in ambienti estremi. Inoltre, si spera di scoprire l’esistenza di molecole complesse nelle nubi che formano pianeti attorno a stelle lontane, che potrebbero essere i primi segni di vita altrove nell’Universo.
Cos’è l’Osservatorio SKA?
L’Osservatorio SKA è un’organizzazione intergovernativa con decine di paesi coinvolti. L’osservatorio è molto più dei due telescopi fisici, con sede nel Regno Unito e collaboratori in tutto il mondo che sfruttano computer e software avanzati per adattare i segnali del telescopio alla scienza precisa che viene intrapresa.
Il telescopio in Sud Africa (chiamato SKA-Mid) utilizzerà 197 antenne radio per osservare le onde radio a media frequenza da 350 MHz a oltre 15 GHz. Studierà gli ambienti estremi delle stelle di neutroni, le molecole organiche attorno ai pianeti di nuova formazione e la struttura dell’Universo su scala più ampia.
Il telescopio australiano (SKA-Low), nell’Australia occidentale, osserverà frequenze più basse con 512 stazioni di antenne radio sparse su un arco di 74 chilometri di entroterra.
Il sito si trova all’interno di Inyarrimanha Ilgari Bundara, l’Osservatorio radioastronomico del CSIRO Murchison. Questo nome, che significa “condividere il cielo e le stelle”, è stato dato all’osservatorio dai Wajarri Yamaji, i tradizionali proprietari e detentori nativi del sito dell’osservatorio.
Sintonizzarsi con l’Universo
Dopo decenni di pianificazione, sviluppo di telescopi precursori e test, oggi si tiene una cerimonia per celebrare l’inizio della costruzione in loco. Si prevede che entrambi i telescopi saranno pienamente operativi alla fine di questo decennio.
Ognuna delle 512 stazioni di SKA-Low è composta da 256 antenne dipolo a banda larga, distribuite su un diametro di 35 metri. I segnali provenienti da queste antenne a forma di albero di Natale in ogni stazione vengono combinati elettronicamente per indicare diverse parti del cielo, formando un’unica vista.
Queste antenne sono progettate per sintonizzarsi su basse frequenze radio da 50 a 350 MHz. A queste frequenze, le onde radio sono molto lunghe, paragonabili all’altezza di una persona, il che significa che le antenne dall’aspetto più familiare sono un modo inefficiente per catturarle. Invece le antenne a dipolo funzionano in modo molto simile alle antenne TV, con le onde radio dell’Universo che eccitano gli elettroni all’interno dei loro bracci metallici.
Collettivamente, i 131.072 dipoli nell’array completato forniranno la visione più profonda e più ampia dell’Universo fino ad oggi.
Sbirciando nell’alba cosmica
Ci permetteranno di vedere avanti e indietro fino all’inizio dell’Universo, quando si formarono le prime stelle e galassie.
Questo periodo chiave, più di 13 miliardi di anni nel nostro passato, è chiamato “l’alba cosmica”: quando le stelle e le galassie iniziarono a formarsi, illuminando il cosmo per la prima volta.
L’alba cosmica segna la fine dei secoli bui cosmici, un periodo successivo al Big Bang in cui l’Universo si era raffreddato attraverso l’espansione. Tutto ciò che restava era l’onnipresente bagliore di fondo della luce dell’Universo primordiale e un cosmo pieno di materia oscura e atomi neutri di idrogeno ed elio.
La luce delle prime stelle ha trasformato l’Universo, lacerando gli elettroni e i protoni in atomi di idrogeno neutri. L’Universo è passato da oscuro e neutro a luminoso e ionizzato.
L’Osservatorio SKA mapperà questa nebbia di idrogeno neutro a basse frequenze radio, che consentirà agli scienziati di esplorare la nascita e la morte delle prime stelle e galassie. L’esplorazione di questo periodo chiave è l’ultimo pezzo mancante nella nostra comprensione della storia della vita dell’Universo.
Misteri inimmaginabili
Più vicino a casa, il telescopio a bassa frequenza calcolerà il tempo delle rivoluzioni delle pulsar. Queste stelle di neutroni in rapida rotazione, che emettono ampi fasci di radiazioni come fari, sono gli orologi ultraprecisi dell’Universo.
Le modifiche al ticchettio di questi orologi possono indicare il passaggio delle onde gravitazionali attraverso l’Universo, permettendoci di mappare queste deformazioni dello spaziotempo con le onde radio.
Ci aiuterà anche a capire il Sole, la nostra stella e l’ambiente spaziale in cui viviamo sulla Terra.
Queste sono le cose che ci aspettiamo di trovare con l’Osservatorio SKA. Ma molto probabilmente le scoperte inaspettate saranno le più entusiasmanti. Con un osservatorio di queste dimensioni e potenza, siamo destinati a scoprire misteri dell’Universo ancora inimmaginabili.
Autore
Cathryn Trott, Curtin University
