Durham, Le università di Toronto e Princeton hanno collaborato con la NASA e l'Agenzia spaziale canadese per costruire un nuovo tipo di telescopio astronomico. SuperBIT vola sopra il 99,5% dell'atmosfera terrestre, trasportato da un pallone ad elio delle dimensioni di uno stadio di calcio. Il telescopio farà il suo debutto operativo il prossimo aprile e una volta distribuito dovrebbe ottenere immagini ad alta risoluzione che rivaleggiano con quelle del telescopio spaziale Hubble. Mohamed Shaaban, un dottorato di ricerca studente all'Università di Toronto, descriverà SuperBIT nel suo intervento di oggi (mercoledì 21 luglio) al RAS National Astronomy Meeting online (NAM 2021).

La luce di una galassia lontana può viaggiare per miliardi di anni per raggiungere i nostri telescopi. Nell'ultima frazione di secondo, la luce deve passare attraverso il vortice della Terra, atmosfera turbolenta. La nostra visione dell'universo diventa sfocata. Osservatori a terra sono costruiti in siti di alta quota per superare alcuni di questi, ma fino ad ora solo posizionare un telescopio nello spazio sfugge all'effetto dell'atmosfera.

Il telescopio per immagini su pallone a superpressione (o SuperBIT) ha uno specchio di 0,5 metri di diametro ed è trasportato a 40 km di altitudine da un pallone ad elio con un volume di 532, 000 metri cubi, delle dimensioni di uno stadio di calcio.

Il suo ultimo volo di prova nel 2019 ha dimostrato una straordinaria stabilità di puntamento, con variazione inferiore a un trentasei millesimo di grado per più di un'ora. Ciò dovrebbe consentire a un telescopio di ottenere immagini nitide come quelle del telescopio spaziale Hubble.

Nessuno l'ha mai fatto prima, non solo perché è estremamente difficile, ma anche perché i palloni potrebbero restare in volo solo per poche notti:troppo brevi per un esperimento ambizioso. Però, La NASA ha recentemente sviluppato palloni a "superpressione" in grado di contenere elio per mesi. Il lancio di SuperBIT è previsto sul prossimo pallone di lunga durata, di Wanaka, Nuova Zelanda, in Aprile. Portato da venti stagionalmente stabili, circumnavigherà la Terra diverse volte, immaginando il cielo tutta la notte, quindi utilizzando pannelli solari per ricaricare le batterie durante il giorno.

Con un budget per la costruzione e il funzionamento del primo telescopio di 5 milioni di dollari USA (3,62 milioni di sterline), SuperBIT costa quasi 1000 volte meno di un satellite simile. Non solo i palloni sono più economici del carburante per missili, ma la possibilità di riportare il carico utile sulla Terra e rilanciarlo significa che il suo design è stato ottimizzato e migliorato nel corso di diversi voli di prova. I satelliti devono funzionare la prima volta, quindi in genere hanno ridondanza (fenomenalmente costosa), e tecnologia decennale che doveva essere qualificata spaziale dalla missione precedente. Le moderne fotocamere digitali migliorano ogni anno, quindi il team di sviluppo ha acquistato la fotocamera all'avanguardia per l'ultimo volo di prova di SuperBIT poche settimane prima del lancio. Questo telescopio spaziale continuerà ad essere aggiornabile, o avere nuovi strumenti su ogni volo futuro.

A lungo termine, il telescopio spaziale Hubble non verrà più riparato quando inevitabilmente si guasterà. Per 20 anni dopo, Le missioni ESA/NASA consentiranno l'imaging solo a lunghezze d'onda infrarosse (come il James Webb Space Telescope il cui lancio è previsto in autunno), o una singola banda ottica (come l'osservatorio Euclid il cui lancio è previsto il prossimo anno).

A quel punto SuperBIT sarà l'unica struttura al mondo in grado di effettuare osservazioni ottiche e ultraviolette multicolore ad alta risoluzione. Il team ha già fondi per progettare un aggiornamento dal telescopio con apertura di 0,5 metri di SuperBIT a 1,5 metri (la capacità massima di trasporto del pallone è un telescopio con uno specchio di circa 2 metri di diametro). Aumentando di dieci volte il potere di raccolta della luce, combinato con il suo obiettivo ad angolo più ampio e più megapixel, renderà questo strumento più grande anche migliore di Hubble. Il costo contenuto rende persino possibile avere una flotta di telescopi spaziali che offrono tempo agli astronomi di tutto il mondo.

"La nuova tecnologia dei palloni rende economico visitare lo spazio, facile, e rispettoso dell'ambiente, " ha detto Shaaban. "SuperBIT può essere continuamente riconfigurato e aggiornato, ma la sua prima missione osserverà i più grandi acceleratori di particelle dell'Universo:collisioni tra ammassi di galassie".

L'obiettivo scientifico per il volo del 2022 è misurare le proprietà delle particelle di materia oscura. Sebbene la materia oscura sia invisibile, gli astronomi mappano il modo in cui piega i raggi di luce, una tecnica nota come lente gravitazionale. SuperBIT verificherà se la materia oscura rallenta durante le collisioni. Nessun collisore di particelle sulla Terra può accelerare la materia oscura, ma questa è una firma chiave prevista da teorie che potrebbero spiegare recenti osservazioni di muoni che si comportano in modo strano.

"Gli uomini delle caverne potrebbero spaccare le rocce insieme, per vedere di che pasta sono fatti, " ha aggiunto il Prof. Richard Massey della Durham University. "SuperBIT sta cercando il crunch della materia oscura. È lo stesso esperimento, hai solo bisogno di un telescopio spaziale per vederlo."