Sei messaggeri dallo spazio

DAL CORRISPONDENTE DI SVEGLIATEVI! IN GIAPPONE

DALLO spazio arrivano continuamente messaggeri, che portano con sé informazioni straordinarie sull’immenso universo che ci circonda. Questi messaggeri, sei in tutto, viaggiano alla velocità della luce, ovvero a circa 300.000 chilometri al secondo. Uno di loro è visibile, mentre tutti gli altri sono invisibili agli occhi umani. Di che messaggeri si tratta?

Lo spettro elettromagnetico

È noto da più di 300 anni che quando la luce passa attraverso un prisma viene scomposta nei sette colori fondamentali dell’arcobaleno. Questo indica che la luce ordinaria racchiude tutti e sette i colori dell’arcobaleno, ovvero, nell’ordine, rosso, arancio, giallo, verde, azzurro, indaco e violetto.

La luce è considerata un flusso di particelle prive di massa chiamate fotoni che si comportano anche come onde. La distanza tra due creste successive di un’onda luminosa è detta “lunghezza d’onda”, e si misura in angstrom (abbreviato in Å). Un angstrom equivale a un decimilionesimo di millimetro. La luce visibile ha una lunghezza d’onda compresa tra i 4.000 e i 7.000 angstrom: a lunghezze d’onda diverse corrispondono colori diversi. — Vedi l’illustrazione a pagina 15.

I fotoni, però, possono avere anche altre lunghezze d’onda. Gli sciami di fotoni, che formano la cosiddetta radiazione elettromagnetica, assumono nomi diversi a seconda della loro lunghezza d’onda. Sotto i 4.000 angstrom, man mano che le lunghezze d’onda diventano più corte di quelle della luce visibile, le onde elettromagnetiche si presentano via via sotto forma di raggi ultravioletti (UV), raggi X e raggi gamma. Se la lunghezza d’onda supera i 7.000 angstrom le onde non sono più visibili ma stanno nella porzione dello spettro elettromagnetico dei raggi infrarossi e delle onde radio. Sono questi i “sei messaggeri” dallo spazio. Essi portano con sé una gran quantità di informazioni sui corpi celesti. Vediamo ora come si possono ricavare da loro tutte queste informazioni.

La luce visibile: il primo messaggero

Dal 1610, anno in cui Galileo puntò per la prima volta il suo telescopio verso il cielo, fino al 1950, gli astronomi hanno usato soprattutto telescopi ottici per studiare l’universo. Essi conoscevano solo la parte visibile dello spettro elettromagnetico. Alcuni oggetti celesti si scorgevano a malapena con i telescopi ottici, e gli astronomi registravano le immagini su lastre fotografiche per studiarle. Oggi stanno diventando molto più comuni sensori elettronici detti CCD (da charge-coupled devices, ovvero “dispositivi ad accoppiamento di carica”), che sono da 10 a 70 volte più sensibili della pellicola fotografica. Il messaggero visibile provvede informazioni sulla densità, sulla temperatura, sulla composizione chimica nonché sulla distanza delle stelle.

Per catturare la luce si costruiscono telescopi sempre più grandi. Dal 1976 il più grande telescopio riflettore del mondo era quello di 6 metri dell’osservatorio astronomico Zelenchukskaya, in Russia. Nell’aprile 1992, però, sul Mauna Kea (nelle Hawaii) fu completato il nuovo telescopio ottico riflettore Keck.a Al posto di un unico specchio, il telescopio Keck ha una combinazione di 36 segmenti di specchio di forma esagonale. I segmenti hanno un diametro complessivo di 10 metri.

Vicino a questo telescopio, che ora viene chiamato Keck I, è in costruzione un secondo telescopio Keck, e i due telescopi potrebbero essere in grado di funzionare come interferometro ottico. A questo fine bisognerebbe collegare via computer i due telescopi da 10 metri, ottenendo forse un potere risolutivo pari a quello di un singolo specchio del diametro di 85 metri. Il “potere risolutivo”, o “risoluzione”, è la capacità di distinguere i dettagli.

L’Osservatorio Astronomico Nazionale di Tokyo ha in costruzione sul Mauna Kea un telescopio ottico e all’infrarosso da 8,3 metri, che si chiamerà Subaru (il nome giapponese dell’ammasso stellare delle Pleiadi). Questo nuovo telescopio conterrà uno specchio sottile sostenuto da 261 attuatori che ne modificheranno la forma una volta al secondo per compensare qualsiasi deformazione della sua superficie. Altri enormi telescopi sono in via di costruzione, perciò senza dubbio apprenderemo ancora molto dal messaggero numero uno, la luce visibile.

Le onde radio: il secondo messaggero

Le emissioni radio della Via Lattea furono scoperte per la prima volta nel 1931, ma fu solo negli anni ’50 che i radioastronomi cominciarono a lavorare insieme agli astronomi ottici. Con la scoperta delle onde radio provenienti dallo spazio divenne possibile osservare ciò che non si poteva vedere con i telescopi ottici. Grazie alle onde radio divenne possibile “vedere” il centro della galassia.

Le onde radio hanno una lunghezza d’onda maggiore rispetto alla luce visibile, per cui per ricevere i segnali radio sono necessarie enormi antenne. Ad uso dei radioastronomi sono state costruite antenne del diametro di 90 metri o più. Visto che anche strumenti di queste dimensioni offrono una scarsa risoluzione, gli astronomi ricorrono alle cosiddette tecniche interferometriche collegando i radiotelescopi in batteria attraverso il computer. Più i radiotelescopi sono distanti, migliore è la risoluzione delle immagini ottenute.

Un collegamento del genere include l’antenna di 45 metri del Nobeyama Radio Observatory in Giappone, l’antenna di 100 metri che si trova a Bonn, in Germania, e un radiotelescopio di 37 metri negli Stati Uniti. Questo tipo di collegamento è chiamato interferometria a lunghissima base (VLBI), e garantisce una risoluzione di un millesimo di secondo d’arco, permettendo così di distinguere un quadrato di meno di due metri di lato sulla luna.b Il limite della tecnica VLBI è costituito dal diametro della terra.

Il Nobeyama Radio Observatory sta per compiere un ulteriore passo avanti nell’intercettare questo messaggero ponendo nello spazio un’antenna radio di 10 metri. Questa verrà lanciata dal Giappone nel 1996 e sarà collegata a radiotelescopi installati in Giappone, Europa, Stati Uniti e Australia, creando così una base di 30.000 chilometri. In altre parole, questo collegamento equivarrà a un unico telescopio gigante tre volte più grande dell’intera terra! Il potere risolutivo sarà di 0,0004 secondi d’arco, il che significa che sarà possibile distinguere un oggetto di 70 centimetri sulla luna. Questo progetto, chiamato con la sigla VSOP (che sta per VLBI Space Observatory Programme), sarà usato per cartografare e studiare nuclei galattici e quasar, dove si pensa che si annidino buchi neri supermassivi. Quale secondo messaggero proveniente dall’universo le onde radio si stanno comportando in maniera egregia, e continueranno a fornirci informazioni sulle loro sorgenti.

I raggi X: il terzo messaggero

Le prime osservazioni nella regione dei raggi X risalgono al 1949. Dal momento che i raggi X non possono penetrare nell’atmosfera terrestre, per poter ottenere informazioni da questo messaggero gli astronomi hanno dovuto aspettare che venissero sviluppati razzi e satelliti artificiali. I raggi X vengono generati a temperature estremamente elevate e perciò provvedono informazioni su atmosfere stellari calde, resti di supernovae, ammassi di galassie, quasar e teorici buchi neri. — Vedi Svegliatevi! del 22 marzo 1992, pagine 5-9.

Nel giugno 1990 fu lanciato il satellite Roentgen, che riuscì a disegnare una mappa dell’intero universo a raggi X. I dati raccolti indicavano quattro milioni di sorgenti di raggi X distribuite nella volta celeste. Tra queste sorgenti, tuttavia, c’è un chiarore di fondo la cui origine è sconosciuta. Potrebbe provenire da ammassi di quasar, che sono ritenuti i nuclei energetici delle galassie vicine a quello che alcuni astronomi chiamano l’“orizzonte dell’universo visibile”. Con il tempo potremo ottenere maggiori informazioni dal messaggero dei raggi X.

I raggi infrarossi: il quarto messaggero

Le prime osservazioni nell’infrarosso risalgono agli anni ’20. Dato che il vapore acqueo assorbe i raggi infrarossi, il modo migliore per avere informazioni da questo messaggero è quello di usare satelliti in orbita. Nel 1983 fu usato l’Infrared Astronomical Satellite (IRAS) per disegnare una mappa della volta celeste nell’infrarosso, e furono scoperte 245.389 sorgenti di raggi infrarossi. A quanto pare il 9 per cento circa degli oggetti (22.000 in tutto) sarebbero galassie lontane.

I telescopi ottici non possono vedere attraverso tutte le regioni dello spazio in cui ci sono gas e polvere. Questo quarto messaggero, invece, permette di “vedere” più lontano attraverso la polvere, ed è particolarmente prezioso per le osservazioni del centro della nostra galassia. Gli scienziati sperano di mettere in orbita un telescopio agli infrarossi chiamato Space Infrared Telescope Facility, con una sensibilità 1.000 volte superiore all’IRAS.

I raggi ultravioletti: il quinto messaggero

La prima osservazione astronomica della radiazione ultravioletta (UV) fu fatta nel 1968. Lo strato di ozono impedisce alla maggior parte dei raggi ultravioletti di raggiungere la superficie terrestre. Il telescopio spaziale Hubble, lanciato nell’aprile 1990, è attrezzato per compiere osservazioni sia nello spettro del visibile che nell’ultravioletto e verrà puntato su 30 quasar distanti fino a dieci miliardi di anni luce.c In altre parole, grazie al messaggero ultravioletto si può vedere com’era l’universo circa dieci miliardi di anni fa. Si spera che questo messaggero contribuisca a svelare molti misteri dell’universo.

I raggi gamma: il sesto messaggero

I raggi gamma sono una forma di radiazione altamente energetica con una lunghezza d’onda estremamente corta. Possiamo essere contenti che l’atmosfera impedisca alla maggior parte di questi raggi dannosi di raggiungere il suolo. Questo messaggero è associato a fenomeni cosmici violenti. Il 5 aprile 1991 la NASA, l’ente spaziale americano, lanciò nello spazio il Gamma Ray Observatory, che osserverà eventi relativi a quasar, supernovae, pulsar, teorici buchi neri e altri oggetti lontani.

Ora, grazie all’avvento dell’era spaziale, gli astronomi sono in grado di osservare l’intero spettro elettromagnetico, dalle onde radio ai raggi gamma. Questo è davvero un periodo d’oro per gli astronomi. Se ‘alziamo gli occhi in alto’ ora possiamo ‘vedere’, con l’aiuto dei sei messaggeri provenienti dalle stelle, la meravigliosa sapienza del Creatore di tutte queste cose. (Isaia 40:26; Salmo 8:3, 4) Mentre gli astronomi continueranno a decodificare le informazioni portate da questi messaggeri, noi continueremo a sentirci come si sentì Giobbe più di 3.000 anni fa, quando disse: “Ecco, questi sono i margini delle sue vie, e qual sussurro di una questione si è udito riguardo a lui!” — Giobbe 26:14.

[Note in calce]

[Prospetto a pagina 15]

(Per la corretta impaginazione, vedi l’edizione stampata)

0,1 Å Raggi gamma

1 Å Raggi X

10 Å

100 Å Raggi UV

1.000 Å

4.000-7.000 Å Luce visibile:

10.000 Å Raggi infrarossi

10 μ

100 μ Onde radio

1 mm

1 cm

10 cm

1 m

[Immagine a pagina 15]

Con il radiotelescopio spaziale VSOP si potrà distinguere un oggetto di 70 centimetri sulla luna

[Fonte]

VSOP: Per gentile concessione del Nobeyama Radio Observatory (Giappone)

[Immagine a pagina 15]

Disegno del telescopio ottico e all’infrarosso Subaru, ora in costruzione

[Fonte]

Subaru: Per gentile concessione del National Astronomical Observatory (Giappone)