Il Very Large Telescope dell’ESO celebra 15 anni di successi sull’onda di Star Trek

L'Osservatorio europeo australe (ESO) celebra i primi 15 anni del potente "gioiello" del Paranal in Cile, il Very Large Telescope, lo strumento astronomico ottico più avanzato al mondo, con la una nuova spettacolare veduta dell'incubatrice stellare IC 2944. La fotografia rivela densi grumi di polvere che si stagliano sulla nube rosata di gas incandescente. Le macchie opache sembrano gocce d'inchiostro che galleggiano in un cocktail alle fragole, le loro stravaganti forme sono scavate dalla potente radiazione prodotta dalle giovani stelle circostanti. La nuova immagine celebra un anniversario molto importante per il Very Large Telescope e l'astronomia mondiale: risale infatti a quindici anni fa, il 25 Maggio 1998, la prima luce del primo (battezzato Antu) dei quattro "Unit Telescope" (UT) installati sul Paranal, a 2635 metri di quota. Ha così inizio il Miracolo del Paranal. Una storia e un'impresa tecnologica senza precedenti per gli Stati Uniti d'Europa della Scienza. Dal 1998 i quattro telescopi giganti del progetto originale sono stati arricchiti da altri quattro piccoli telescopi ausiliari (AT) che fanno parte integrante dell'interferometro (VLTI) ottico del VLT, letteralmente sull'onda di Star Trek, cioè di un'ottica attiva ed adattiva assistita da un potente raggio laser sparato dall'Osservatorio in grado di creare stelle artificiali nell'atmosfera per calibrare la strumentazione. Il VLT è uno degli impianti astronomici da terra più potenti e produttivi attualmente in funzione sul pianeta. Nel 2012 sono stati pubblicati più di 600 articoli su riviste con "referee" basati su dati del VLT e del VLTI. Le nubi interstellari di polvere e gas sono le incubatrici che danno vita alle nuove stelle, quindi ai pianeti alieni che la fantascienza di Star Trek, oggi al suo dodicesimo film (Star Trek Into Darkness) grazie al genio di Gene Roddenberry e del regista J.J. Abrams, ha immaginato e la scienza sta scoprendo grazie all'Eso. La nuova fotografia catturata dal VLT mostra una di queste "nursery", IC 2944, che appare come uno sfondo di debole luce rosata: la nebulosa è associata all'ammasso stellare brillante IC 2948. Entrambi i nomi a volte sono usati per descrivere l'intera regione cosmica. Molte stelle brillanti dell'ammasso sono visibili nell'immagine, una delle più nitide mai ottenute da terra. Il seeing della foto blu in questa combinazione di colori era migliore di 0,5 arcosecondi, un valore realmente eccezionale per un telescopio da terra. La nube si trova a circa 6500 anni luce da noi, nella costellazione australe del Centauro, una regione del cielo che ospita molte altre nebulose simili, osservate dagli astronomi per studiare i meccanismi della formazione stellare. Le nebulose ad emissione come IC 2944 sono composte principalmente da Idrogeno gassoso che risplende di una caratteristica tonalità rossastra a causa dell'intensa radiazione prodotta dalle tante stelle brillanti appena nate.  Contro questo sfondo luminoso si stagliano chiaramente alcuni grumi scuri e misteriosi di polvere opaca: nubi fredde note come globuli di Bok, così chiamati dal nome dell'astronomo olandese-americano Bart Bok che per primo negli anni '40 del secolo scorso richiamò l'attenzione degli studiosi su queste formazioni come possibili siti di nascita degli astri. Il particolare insieme di globuli è noto come Globuli di Thackeray, scoperti dai cieli del Sud Africa grazie all'astronomo inglese A. David Thackeray nel 1950.

I globuli di Bok più grandi che si trovano in luoghi più tranquilli spesso collassano per formare nuove stelle ma quelli che si vedono nella nuova immagine del VLT sono bombardati dalla radiazione ultravioletta dei giovani e caldi astri vicini: vengono erosi e frammentati come pezzi di cioccolata in una padella rovente. È probabile che i Globuli di Thackeray verranno distrutti prima che possano collassare e formare stelle. I globuli di Bok non sono facili da studiare. Sono opachi alla luce visibile e perciò è difficile osservare il loro funzionamento interno. Sono dunque necessari altri strumenti perché gli astronomi possano svelare i loro segreti grazie alle osservazioni nella banda infrarossa e submillimetrica dello spettro, dove le nubi di polvere, a soli pochi gradi sopra lo Zero Assoluto, appaiono luminose. Questi studi dei globuli di Thackeray hanno confermato che al loro interno non è in corso alcuna formazione stellare. La medesima regione di cielo è stata fotografata in passato anche dal Telescopio Spaziale Hubble della Nasa/Esa. La nuova visuale presa dallo strumento FORS accoppiato alla potente ottica del Very Large Telescope all'Osservatorio del Paranal, nel nord del Cile, copre una zona più grande di quella visibile con l'Hubble, regalandoci la vista di un panorama astrale più ampio. La foto è stata ottenuta nel corso del programma "Gemme Cosmiche" dell'Eso, un'iniziativa di divulgazione tesa a produrre immagini di oggetti interessanti, misteriosi o semplicemente belli utilizzando i "gioielli" dell'Osservatorio europeo australe, per scopi educativi e formativi. Il programma usa piccole quantità di tempo di osservazione, in periodi in cui il Telescopio sarebbe comunque inutilizzato per osservazioni scientifiche. Tutti i dati raccolti potrebbero comunque essere adatti anche per scopi scientifici e sono messi a disposizione degli astronomi attraverso l'archivio scientifico dell'Eso. Non è da escludere il loro utilizzo globale grazie all'informatica, alla scoperta di altri oggetti ignoti. L'Osservatorio europeo australe e la sua rete di Divulgazione Scientifica (ESON) collaborano con "Sterrenlab", un'organizzazione che si occupa di eventi di comunicazione, per istituire il primo Campo di Astronomia dell'Eso che si svolgerà dal 26 al 31 Dicembre 2013 all'Osservatorio Astronomico della Valle d'Aosta, a SaintBartelemy, Nus (Italia). Diversi partner, tra cui l'Eso, forniranno un totale di cinque borse (finora) che verranno assegnate ai migliori tra i candidati. Il Campo esplorerà i temi dell'Universo visibile e invisibile con lezioni, attività pratiche e osservazioni notturne con i telescopi e gli strumenti dell'Osservatorio. Attività sociali, sport invernali ed escursioni contribuiranno a rendere il Campo un'esperienza indimenticabile. L'Eso avrà la responsabilità dei programmi scientifici per il Campo di Astronomia e, insieme agli altri partner, fornirà astronomi e materiale. Sterrenlab è specializzato nell'organizzazione dei campi scientifici internazionali per ragazzi e bambini: offre vari servizi di consulenza, progettazione e realizzazione di progetti ed eventi nelle aree della comunicazione e della divulgazione scientifica. Il Campo potrà ospitare un massimo di 55 studenti della scuola secondaria, di età tra i 16 e i 18 anni, provenienti dai Paesi membri dell'Eso e dagli Stati che afferiscono alla rete di Divulgazione Scientifica ESON. Gli studenti che intendono partecipare devono riempire il modulo sul sito del Campo prima del 15 Ottobre 2013.

La selezione dei candidati avverrà il 31 Ottobre 2013. La conferma ufficiale finale verrà data ai partecipanti entro l'8 Novembre 2013. I criteri di selezione e le istruzioni per la partecipazione sono presenti sul sito web del Campo. La quota di iscrizione di 480 Euro copre vitto e alloggio all'ostello di Saint Barthelemy, la supervisione garantita da uno staff di professionisti, tutte le attività astronomiche e sociali, il materiale, le escursioni, i trasporti interni e l'assicurazione. Verrà organizzato un trasporto a mezzo pullman tra l'Osservatorio e l'aeroporto di Milano Malpensa. La migliore domanda verrà premiata con un viaggio gratuito sponsorizzato dall'Eso. La borsa, destinata alla miglior domanda di uno studente residente in uno degli Stati Membri dell'Eso, coprirà il costo completo del Campo e il viaggio. Anche altri quattro partner nazionali forniranno una borsa per il Campo a uno studente residente nel rispettivo Stato (ma non il viaggio): Italia, Istituto Nazionale di Astrofisica e Università degli Studi di Milano; Polonia, Polish Astronomical Society and Urania – Postępy Astronomii e Urząd Marszałkowski Województwa Kujawsko-Pomorskiego; Spagna, Sociedad Española de Astronomía; Svizzera, Université de Gèneve. Il Campo di Astronomia dell'Eso è stato finora patrocinato dalle seguenti istituzioni: Austrian Planetarium Society, Planétarium de l'Observatorire Royal de Belgique, Tähtitieteellinen yhdistys Ursa (Ursa Astronomical Association), Haus der Astronomie, Istituto Nazionale di Astrofisica, Società Astronomica Italiana, Università degli Studi di Milano – COSMO group, Netherlands Research School for Astronomy (NOVA), Polish Astronomical Society, Urania - Postępy Astronomii, Astronomical Observatory of the University of Coimbra,  Observatorio Astronómico - Universidad de Valencia, Sociedad Española de Astronomía, Onsala Space Observatory, University of Geneva, University of Cag - Space Observation & Research Centre,  Las Cumbres Observatory Global Telescope Network e UK National STEM Centre. L'European Southern Observatory (ESO) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'Osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 15 Paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Gran Bretagna, Italia, Olanda, Portogallo, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia e Svizzera. L'Eso svolge un ambizioso programma scientifico e tecnologico pubblico che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche che generalmente giungono dal totalmente inatteso. L'Eso ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica: gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'Eso guida il Very Large Telescope, quattro telescopi da 8,2 metri di diametro ed altri quattro ausiliari da 1,8 metri che, operando in interferometria ottica, consentono di ottenere l'apertura teorica di un telescopio di 130 metri di diametro! È l'Osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile insieme ai due telescopi per survey: VISTA, il più grande telescopio al mondo per questo genere di osservazioni lavora nella banda infrarossa, e il VST (VLT Survey Telescope) che è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'Eso è il partner europeo di un Telescopio astronomico di concetto rivoluzionario, ALMA, il più grande strumento radioastronomico pienamente operativo esistente sulla Terra.

L'Eso al momento progetta l'European Extremely Large Telescope (E-ELT), il Telescopio Europeo Estremamente Grande, un gioiello da 40 metri di diametro che opererà nel prossimo decennio nell'ottico e nell'infrarosso vicino, per diventare il più grande occhio del mondo rivolto al cielo. L'astronomia è la più antica delle scienze: la vista della maestosa cintura di stelle della Via Lattea, come si può vedere in cielo in una notte limpida, è da sempre fonte di soggezione e ispirazione per i popoli di ogni epoca e cultura. Oggi l'astronomia si distingue come una delle scienze più moderne e dinamiche, sfruttando le più avanzate tecnologie e le tecniche più sofisticate. Viviamo in tempi a dir poco entusiasmanti per l'astronomia: la tecnologia oggi consente di studiare oggetti al limite dell'Universo e di rivelare l'esistenza di pianeti alieni intorno ad altre stelle. Possiamo cominciare a rispondere a una domanda fondamentale che affascina da sempre l'Umanità: siamo soli nella nostra Galassia e nell'Universo? Grazie all'Eso, l'organizzazione intergovernativa di scienza e tecnologia preminente in astronomia, possiamo già cominciare a formulare una risposta razionale. Tutto comincia dall'attuazione di un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strutture osservative da terra che favoriscano importanti scoperte scientifiche nel campo dell'astronomia. L'Eso ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica: gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'Eso guida il Very Large Telescope, quattro telescopi da 8,2 metri di diametro ed altri quattro ausiliari da 1,8 metri che, operando in interferometria ottica, consentono di ottenere l'apertura teorica di un telescopio di 200 metri di diametro! È l'Osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile insieme ai due telescopi per survey: VISTA, il più grande telescopio al mondo per questo genere di osservazioni lavora nella banda infrarossa, e il VST (VLT Survey Telescope) che è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'Eso è il partner europeo di un Telescopio astronomico di concetto rivoluzionario, ALMA, il più grande strumento radioastronomico pienamente operativo esistente sulla Terra. L'Eso al momento progetta l'European Extremely Large Telescope (E-ELT), il Telescopio Europeo Estremamente Grande, un gioiello da 40 metri di diametro che opererà nel prossimo decennio nell'ottico e nell'infrarosso vicino, per diventare il più grande occhio del mondo rivolto al cielo. Il primo sito dell'ESO è a La Silla, un monte di 2400 metri di altezza, 600 chilometri a nord di Santiago del Cile. È attrezzato con diversi telescopi ottici con specchi di diametro fino a 3,6 metri. Il New Technology Telescope, il cui specchio misura 3,5 metri di diametro, ha aperto la strada al design ed alla progettazione di nuovi telescopi. È stato il primo al mondo in cui lo specchio principale fosse controllato da un computer, una tecnologia sviluppata all'Eso ed ora applicata alla maggior parte degli attuali grandi telescopi del mondo. Il telescopio di 3,6 metri accoglie ora il principale cacciatore di esopianeti al mondo: l'High Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS), uno spettrografo di precisione ineguagliata, il cui gemello è accoppiato al nostro Telescopio Nazionale Galileo nell'emisfero boreale. Anche se La Silla rimane all'avanguardia nell'astronomia, ed è ancora il secondo Osservatorio per produttività scientifica nell'astronomia da terra, il sito del Paranal, con il Very Large Telescope Array, è il centro più importante dell'astronomia europea.

Paranal si trova circa 130 chilometri a sud di Antofagasta in Cile, a 12 chilometri dalla costa dell'Oceano Pacifico, in una delle aree più secche e sismiche del mondo. È diventato operativo nel 1999 e ha permesso di realizzare molti programmi di ricerca di estremo successo. Anche nella messa in sicurezza antisismica dell'Osservatorio. Il VLT è un telescopio insolito, basato sulle più recenti tecnologie. Non è costituito da una sola ottica, ma da una serie di quattro telescopi, ciascuno dotato di uno specchio principale di 8,2 metri di diametro. Con uno di questi si sono ottenute immagini di corpi celesti molto deboli, fino a magnitudine 30, con esposizioni di un'ora. Questo equivale a vedere oggetti 4 miliardi di volte meno luminosi di quelli visibili ad occhio nudo. Una delle più interessanti caratteristiche del VLT è la possibilità di usarlo come un interferometro gigante. L'effetto viene ottenuto combinando la luce (potenza) dei quattro telescopi principali e dei quattro ausiliari. In questa funzione interferometrica, il Telescopio ha una visione equivalente a quella di un telescopio grande come la separazione fra gli specchi più distanti. Per il VLTI questa distanza è di 200 metri quando si utilizzano anche gli AT. Ogni anno vengono fatte circa 2000 richieste di utilizzo dei telescopi Eso, domande che corrispondono a circa quattro/sei volte il totale delle notti disponibili. L'Eso è l'Osservatorio astronomico più produttivo al mondo in termini di pubblicazioni scientifiche "peer-reviewed": nel solo 2010 sono stati pubblicati su riviste con referee più di 750 articoli basati su dati forniti dall'Eso. L'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), comprende una schiera di 66 grandi antenne, di 12 e 7 metri di diametro, che osservano a lunghezze d'onda millimetriche e submillimetriche. La costruzione di Alma è iniziata nel 2003 e le osservazioni scientifiche sono partite nel 2011. Nel 2013 è pienamente operativo. Alma si trova sulla piana di Chajnantor, a 5000 metri di altitudine, uno dei più alti siti osservativi al mondo. Il Progetto Alma è frutto di un consorzio fra Europa, Estremo Orente e Nord America, in collaborazione con la Repubblica del Cile. L'Eso è il socio europeo di Alma. Il sito di Chajnantor accoglie anche APEX, un telescopio millimetrico e submillimetrico di 12 metri di diametro, gestito dall'Eso per conto dell'Onsala Space Observatory, dell'Istituto Max Planck per la Radio Astronomia e dell'Eso. Il passo successivo al Very Large Telescope è quello di costruire l'E-ELT con uno specchio principale della classe dei 40 metri, insieme alla comunità scientifica mondiale.  L'E-ELT si dedicherà a molti dei più scottanti problemi insoluti dell'astronomia, rivoluzionando la nostra percezione dell'Universo tanto quanto fece il telescopio di Galileo Galilei 400 anni fa. Il Very Large Telescope Array è la più importante struttura per l'astronomia da terra all'inizio del terzo millennio cristiano. L'interferometro gigante consente agli astronomi di vedere dettagli fino a 25 volte più fini rispetto a quelli osservabili con i singoli telescopi. I fasci di luce sono combinati per mezzo di un sistema complesso di specchi in tunnel sotterranei che devono mantenere uguali i percorsi del segnale luminoso a meno di 1/1000 di millimetro lungo un percorso di oltre cento metri. Con questo tipo di precisione il Very Large Telescope Array può ricostruire immagini con una risoluzione angolare del millesimo di arcosecondo, equivalente a distinguere i fari di un'automobile alla distanza della Luna.

I quattro telescopi da 8,2 metri di diametro possono essere usati anche individualmente per vedere oggetti che sono quattro miliardi di volte meno luminosi di quelli che possono essere visti a occhio nudo. I quattro grandi telescopi si chiamano Antu, Kueyen, Melipal e Yepun. Il programma di strumentazione del VLT è il più ambizioso mai ideato per un singolo Osservatorio. Comprende camere ad ampio campo di vista, camere e spettrografi corretti con ottica adattativa, spettrografi ad alta risoluzione e multi-oggetto. La strumentazione del VLT copre un'ampia regione dello spettro, dall'ultravioletto lontano (300 nm) al medio infrarosso (24 µm). I quattro telescopi da 8,2 metri sono contenuti in edifici compatti e controllati termicamente che ruotano in sincronia con i telescopi. Questo design minimizza ogni effetto sfavorevole alle condizioni osservative, come la turbolenza dell'aria nel tubo del telescopio, dovuta alle variazioni di temperatura e al vento. Il primo dei quattro gioielli, Antu, ha iniziato le osservazioni scientifiche il 1° Aprile 1999. Oggi tutti e quattro gli UT e i quattro AT sono operativi. Il VLT ha avuto un impatto indiscutibile sull'astronomia osservativa. È il singolo strumento terrestre più produttivo: i risultati ottenuti dal VLT hanno portato alla pubblicazione di più di un articolo scientifico peerreviewed in media al giorno. Il contributo del VLT è fondamentale nel rendere l'Eso in assoluto il più grande Osservatorio da terra. Il VLT ha stimolato una nuova epoca di scoperte, con numerose importanti primizie scientifiche, fra cui la prima immagine di un esopianeta, la misura delle orbite di alcune singole stelle che ruotano intorno al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea e l'osservazione del bagliore residuo del più lontano lampo di raggi gamma noto. Nonostante i quattro telescopi di 8,2 metri possano essere combinati, vengono usati soprattutto individualmente e sono disponibili per osservazioni interferometriche solo per un numero limitato di notti ogni anno. Ma i quattro telescopi ausiliari più piccoli, appositamente progettati, sono dedicati proprio per consentire all'interferometro di funzionare ogni notte.  La parte superiore di ciascun AT è una cupola arrotondata, formata da due gruppi di tre segmenti che si possono aprire e chiudere per proteggere il delicato telescopio da 1,8 metri dalle aspre condizioni del deserto. Queste cupole sono supportate da una sezione quadrangolare, il trasportatore che contiene anche le cabine elettroniche, i sistemi di raffreddamento idraulico, di climatizzazione ed alimentazione. Durante le osservazioni astronomiche la copertura e il trasportatore sono isolati meccanicamente dal telescopio per assicurare che nessuna vibrazione possa compromettere la raccolta dei dati. Il trasportatore è montato su binari così che gli AT possono essere spostati in 30 diverse postazioni osservative. Poiché l'interferometro funziona come un unico telescopio gigante frutto della combinazione degli otto strumenti, modificare la posizione degli AT significa adeguare l'interferometro alle necessità dei progetti osservativi. Piccola curiosità. L'albergo del VLT, la Residencia, ha ricevuto premi internazionali per l'eccezionalità del progetto architettonico, tanto che è servito da sfondo per il film Quantum of Solace con il famoso James Bond, l'agente segreto 007 al servizio di Sua Maestà. Il quartier generale dell'Eso è a Garching, vicino a Monaco di Baviera, in Germania. Qui si trova il centro scientifico, tecnico e amministrativo dell'Eso dove vengono attuati i programmi per lo sviluppo degli Osservatori più avanzati. Non siamo soli nell'Universo. 

 Nicola Facciolini

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