Dal gioiello di Arcetri al Large Binocular Telescope (e oltre)

Transcript

1 Dal gioiello di Arcetri al Large Binocular Telescope (e oltre) Vincenzo Testa Istituto Nazionale di Astrofisica Osservatorio Astronomico di Roma PERCHE ABBIAMO BISOGNO DI UN TELESCOPIO? Gli oggetti astronomici sono deboli E necessario potenziare le capacita del nostro sistema ottico Criteri: Sensibilita ( Diametro 2 ) Potere Risolutivo ( 1/Diametro) 1 2 RIFRATTORE: sistema a lenti LBT RIFLETTORE: sistema a specchi 3 4 1

2 RIFRATTORE VANTAGGI: Configurazione stabile. Ottiche rimangono allineate. Tubo chiuso, non si sporcano le lenti. Non è sensibile alla turbolenza all interno del tubo SVANTAGGI: Aberrazione cromatica. Trasmissione dipende dalla lunghezza d onda. Difficile ottenere purezza estrema e curvatura perfetta. Lenti sostenute solo dai bordi. Soggette a deformazioni per il loro stesso peso. RIFLETTORE VANTAGGI: Riflessione non dipende dalla lunghezza d onda. Sostenuti su tutta la superficie posteriore, possibile costruire grandi specchi. Specchi molto sottili, strutture leggere. Ottiche più corte, ma soprattutto: COSTA MENO! SVANTAGGI: Le ottiche si disallineano facilmente. La montatura e aperta, ottiche si sporcano e sensibile al vento. Specchio secondario responsabile di effetti di diffrazione

3 IL PARADIGMA CLASSICO: MT. PALOMAR, RIFLETTORE HALE DA 5m SPECCHIO PRINCIPALE: 5m MONTATURA EQUATORIALE STRUTTURA MASSICCIA CUPOLA GIGANTESCA 9 10 IL CAMBIO DI PARADIGMA: BTA, TELESCOPIO SOVIETICO DA 6m (1976) MONTATURA ALTAZIMUTALE STRUTTURA MOLTO PIU LEGGERA FACILE ACCESSO AI FUOCHI LATERALI IL PASSO SUCCESSIVO: L OTTICA ATTIVA (NTT, 1990) STRUTTURA ANCORA PIU LEGGERA SPECCHI SOTTILI SOSTENUTI DA ATTUATORI REGOLABILI PER CORREGGERE LE DEFORMAZIONI NECESSITA DI UN COMPUTER PER CALCOLARE LA TRAIETTORIA DI INSEGUIMENTO NECESSITA DI COMPENSARE LA ROTAZIONE DEL CAMPO DI VISTA 11 OCCORRONO POTENTI COMPUTER PER CALCOLARE RAPIDAMENTE LE DEFORMAZIONI 12 3

4 IL SALTO DI QUALITA : TELESCOPI DI CLASSE 8 METRI (VLT, 1997) IL SALTO DI QUALITA : TELESCOPI DI CLASSE 8 METRI (VLT, 1997) Osservatorio ESO a Cerro Paranal DUE TELESCOPI SU UNA MONTATURA: LBT DUE SPECCHI MONOLITICI (2005) DA 8,4 M USATI SEPARATAMENTE:DIAMETRO EQUIVALENTE: 11,4M USATI INSIEME (INTERFEROMETRIA): DIAMETRO EQUIVALENTE: 23M DUE TELESCOPI SU UNA MONTATURA: LBT (2005)

5 DUE TELESCOPI SU UNA MONTATURA: LBT (2005) I Partners LBT e un progetto congiunto tra Italia (25%) INAF mania (25%) LBTB Arizona (25%) UofA, ASU, Northern Arizona Ohio State Univ. (12.5%) (12.5%) (OSU, Notre Dame, Virginia, Minnesota) Il Sito: Mount Graham International Observatory Mt. Graham Emerald Peak (Arizona sudorientale) Il Sito: Mount Graham International Observatory Quota: 3221 m (pavimento cupola )

6 Il Sito: Mount Graham International Observatory VATT e SMT Il Sito: Mount Graham International Observatory Riserva dello scoiattolo rosso (Tamiasciurus hudsonicus grahamensis ) Il Sito: Mount Graham International Observatory Costruzione Telescopio: La struttura all Ansaldo (Milano) nel giugno

7 Costruzione Enclosure: Vista da dietro Ascensore Portelloni di ventilazione Costruzione Specchi: Mirror Lab (UA) Lo spessore degli specchi di LBT e di circa 9 cm (al bordo) Costruzione Specchi: Mirror Lab (UA) Caratteristiche degli specchi primari Numero di specchi primari: 2 Distanza tra gli specchi: m centro-a-centro Diametro specchi: m Rapporto focale: F/1.142 Diametro del foro centrale: m Forma geometrica: parabolica Caratteristiche costruttive stampo in borosilicato a nido d ape spessore della faccia superiore: 28 mm spessore al bordo: 894 mm Massa del singolo specchio: circa 16 tonnellate Fonte: LBT Observatory

8

9 Gli strumenti si possono cambiare in circa 15 minuti Occorre correggere il bilanciamento meccanico LARGE BINOCULAR CAMERA DUE STRUMENTI GEMELLI: BLUE ARM & RED ARM f/1.4 SISTEMA OTTICO DI 6 LENTI L1 HA UN DIAMETRO DI 91 CM Si usano serbatoi d acqua riempibili LARGE BINOCULAR CAMERA SUPERNOVA 1 SUPERNOVA

10 ANCORA PIU GRANDI OCCORRE USARE SPECCHI COMPOSITI LA STRADA VERSO I TELESCOPI (VERAMENTE) GIGANTI A QUESTO PUNTO ABBIAMO LA TECNOLOGIA PER COSTRUIRE TELESCOPI GRANDI A PIACERE CONSIDERIAMO LA RELAZIONE CHE FORNISCE IL POTERE RISOLUTIVO: sin θ = 1,22 (λ / D) MMT 11 metri (Multi-Mirror-Telescope) SALT telescope 10 metri Keck Telescope cm 20 cm ESO 360 cm

11 VLT-ESO 820 cm (ma con ottiche adattive) LA STRADA VERSO I TELESCOPI (VERAMENTE) GIGANTI HST 250 cm (ma dallo spazio ) 42 MA LA POTENZA È NULLA SENZA IL CONTROLLO I VANTAGGI DI UN TELESCOPIO GIGANTE PROFONDITÀ E RISOLUZIONE SONO LIMITATI DALLE CONDIZIONI ATMOSFERICHE: - NUVOLE - UMIDITA - INQUINAMENTO LUMINOSO - TURBOLENZA OCCORRONO QUINDI ACCORGIMENTI PER LIMITARE I DANNI 43 IL SITO UN BUON SITO PER UN TELESCOPIO DEVE ESSERE ALTO E SECCO E BUIO

12 L OTTICA ADATTIVA L OTTICA ADATTIVA Il secondario adattivo curvo di LBT: diametro: 911 mm, spessore: 1,6 mm attuatori: 672 ARGOS: stelle artificiali per l ottica LBT

13 CON L OTTICA ADATTIVA UN TELESCOPIO GIGANTE BATTE HST TELESCOPI GIGANTI PROSSIMI VENTURI CENTRO DELL AMMASSO GLOBULARE M92 50 THIRTY METER TELESCOPE GIANT MAGELLAN DIAMETRO: TELESCOPE 30m CONSORZIO: DIAMETRO: 24m U. California, (7 x 8m) Caltech, Canada (+ Giappone + Cina) CONSORZIO: Universita private Progetto USA, Australia costruttivo (ANU+AAL) completato + Corea Prima Luce luce prevista: ~ IL GIGANTE EUROPEO E-ELT POTERE RISOLUTIVO ~ SEEING MINIMO ~ 0.2 IL TELESCOPIO M2: 4.2m 6 stelle guida laser M4: 2.6m Specchio adattivo M5: 2.4m Piattaforma strumenti (dimensioni campo da tennis!!) 52 M3: 4 m M1: 39.3m 53 13

14 OSSERVAZIONE DIRETTA DI PIANETI EXTRASOLARI CON E-ELT! GJ 1214b, il primo pianeta extra-solare per il quale si è ottenuto uno spettro di trasmissione durante il transito M = 6 MT T = K D = 42 anni luce ALTRI TIPI DI TELESCOPIO (ESPLORANDO ALTRE FINESTRE DELLO SPETTRO ELETTROMAGNETICO) Credits ESA Spettroscopia accurata di pianeti in transito (composizione atmosferica: H2O, CO2, N2,O3, biomarkers) IL RADIOTELESCOPIO ARECIBO (PORTO RICO) 305m diametro IL RADIOTELESCOPIO VLA NUOVO MESSICO

15 IL RADIOTELESCOPIO MEDICINA (BOLOGNA) 32m + CROCE DEL NORD ALTRI TIPI DI TELESCOPIO (ESPLORANDO ALTRE FINESTRE DELLO SPETTRO ELETTROMAGNETICO) Alla frequenza di lavoro di 408 MHz la risoluzione della "Croce del Nord" di Medicina, con antenne lunghe 560 metri, e' pari a quella di un binocolo da 4.5cm di diametro TELESCOPI UV, X E g TELESCOPI UV, X E g

16 ALTRI TIPI DI TELESCOPIO (ESPLORANDO ALTRE FINESTRE DELLO SPETTRO ELETTROMAGNETICO) TELESCOPI PER MICROONDE E INFRAROSSO LONTANO 62 HERSCHEL (2009) 63 TELESCOPI PER MICROONDE E INFRAROSSO LONTANO ALTRI TIPI DI TELESCOPIO (ESPLORANDO ALTRE FINESTRE DELLO SPETTRO ELETTROMAGNETICO) PLANCK (2009)

17 ASTRONOMIA g DA TERRA TELESCOPI CHERENKOV MAGIC 66 BREVE LISTA DEI TELESCOPI SPAZIALI X, Gamma HEAO 3 ( ) AGILE (2007) CGRO ( ) Cos-B ( ) Fermi (2008) Gamma ( ) Granat ( ) HETE 2 (2000) INTEGRAL (2002) LEGRI (1997) SAS 2 ( ) Swift (2004) HEAO 1 ( ) ABRIXAS ( ) ASCA ( ) Ariel V ( ) ALEXIS ( ) Aryabhata ( ) Astron ( ) ANS ( ) X, Gamma Astro 1 ( ) Chandra (1999) CORSA ( ) EXOSAT ( ) Ginga ( ) Hakucho ( ) NuSTAR (2013) HEAO 2 ( ) ROSAT ( ) Rossi-XTE (1995) Spectrum X-gamma (2010) Suzaku (2005) Tenma ( ) Uhuru ( ) XMM-Newton (1999) UV Astro 2 ( ) Astrosat (2009) Copernicus ( ) CHIPS (2003) Beppo-SAX ( ) EUVE ( ) UV FUSE ( ) GALEX ( ) Hisaki (2003) IUE ( ) OAO 2 ( ) Kaistsat 4 (2003) TAUVEX (2009) Visibile Hubble (1990) Hipparcos ( ) COROT (2006) Kepler (2009) IR e MW IRAS ( ) ISO ( ) AKARI (2006) Herschel (2009) SWAS (1998) Spitzer (2003) WISE (2009) 67 COBE ( ) IR e MW Odin (2001) Planck (2009) WMAP (2001) New Ones NuSTAR (2012) GAIA (2014) EUCLID (2018) JWST (2018) 17