Hanno bisogno di un radiotelescopio che sia un'unica, enorme parabola.

Molti oggetti astronomici emettono onde radio. Dalle galassie massicce alle singole molecole, le onde radio e gli osservatori che le rilevano forniscono informazioni su questi oggetti in modi che altri osservatori non possono fare. Ma c'è un problema. Per fare radioastronomia con un rapporto segnale-rumore utilizzabile, gli astronomi hanno bisogno di enormi antenne o parabole. Ecco perché esiste ALMA. È una raccolta di parabole che lavorano insieme tramite l'interferometria per creare una parabola molto più grande.

Ma per quanto potente sia ALMA, e per quanto continui a dare un enorme contributo all'astronomia, ha i suoi limiti.

Ecco perché alcuni nella comunità astronomica chiedono un nuovo radiotelescopio con un'unica grande parabola. Si chiama AtLAST, per l'Atacama Large Aperture Submillimeter Telescope, e l'idea fermenta da qualche anno. Ora, un nuovo articolo sta perfezionando l'idea.

L'articolo è intitolato "Design of the 50-meter Atacama Large Aperture Submm Telescope" ed è attualmente disponibile sul server di prestampa arXiv . L'autore principale è Tony Mroczkowski, astronomo e specialista di strumenti submillimetrici presso l'Osservatorio Europeo Australe (ESO), una delle organizzazioni dietro ALMA.

"Le lunghezze d'onda submillimetriche e millimetriche possono rivelare una vasta gamma di oggetti e fenomeni che sono troppo freddi, troppo distanti o troppo caldi ed energetici per essere misurati a lunghezze d'onda visibili", afferma il documento. Sottolineano che la comunità astronomica ha "evidenziato la necessità di un grande osservatorio radiofonico a parabola sub-mm ad alto rendimento" che possa far progredire la radioastronomia.

"L'Atacama Large Aperture Submillimeter Telescope (AtLAST), con la sua apertura di 50 metri e il campo visivo massimo di 2°, mira a essere una struttura di questo tipo", spiegano.

Il loro articolo presenta il concetto di design completo per AtLAST.

L'ampia apertura di 50 metri di AtLAST è la sua caratteristica fondamentale. Aperture più piccole, anche se combinate insieme in un interferometro come ALMA, possono vedere solo caratteristiche più estreme a causa del rumore. Ecco perché due o più piatti più piccoli non possono sostituirne uno solo grande.

Ci sono alcune antenne radio di grande apertura, come il telescopio giapponese Nobeyama da 45 me il telescopio IRAM da 30 m. Ma a causa dei loro progetti, non possono osservare così bene come farà AtLAST. AtLAST sarà in grado di vedere più vicino al picco della distribuzione spettrale dell'energia (SED) delle galassie e sarà in grado di osservare le linee di emissione del lontano infrarosso (FIR) nel mezzo interstellare e nelle galassie ad alto spostamento verso il rosso. ALMA può osservare questi SED e FIR, ma non così bene come farà AtLAST.

Anche le parabole di grandi dimensioni esistenti hanno campi visivi (FOV) più piccoli. Ma il design di AtLAST è stato guidato dalla necessità di un FOV più ampio di 2 gradi. Ciò fornirà ad AtLAST una velocità di mappatura molto più elevata per i casi scientifici che necessitano di campi di grandi dimensioni di diverse centinaia di gradi quadrati.

L'obiettivo scientifico generale di AtLAST è multiforme. Il telescopio eseguirà l'indagine più completa, più profonda e con la più alta risoluzione della Via Lattea. Ciò include nubi di gas, dischi protoplanetari, protostelle e polvere. AtLAST esaminerà anche alcune parti del Gruppo Locale di Galassie. Il radiotelescopio sarà in grado di rilevare anche molecole organiche complesse, i precursori della vita.

Il gas e la polvere nell'universo sono di particolare interesse per AtLAST. Gran parte del gas e della polvere nell'universo sono freddi e densi. Il mezzo interstellare (ISM) è costituito da nubi di gas e polvere che hanno firme spettrali uniche nella gamma submillimetrica. ALMA ci ha fornito alcuni dei nostri migliori sguardi su queste strutture con immagini ad alta risoluzione di alcuni dei dettagli più fini dell'ISM. Ma le antenne a parabola singola hanno dato agli astronomi scorci di altre scoperte in attesa di essere fatte. Questo è uno dei motivi per cui la comunità astronomica internazionale è così entusiasta di AtLAST.

AtLAST sarà anche in grado di effettuare un censimento delle galassie che formano stelle ad alto spostamento verso il rosso. Inoltre mapperà la reionizzazione dell'universo e traccerà la polvere, il gas e la metallicità dell'universo nel tempo cosmico.

AtLAST scaverà negli aspetti più profondi e fondamentali delle galassie esaminando il mezzo circumgalattico (CGM). Il CGM è gas freddo e polvere che esiste negli aloni galattici e modella l’evoluzione delle galassie. Questo materiale è invisibile ad altre lunghezze d'onda.

Il design a parabola singola del radiotelescopio presenta alcuni vantaggi rispetto ad ALMA che sono indipendenti dalle dimensioni della parabola e dal campo visivo. Essendo un'antenna a parabola singola, AtLAST sarà in grado di cambiare rapidamente target e persino di tracciare target in movimento. Utilizzerà diverse modalità di scansione, nonché modalità di tracciamento che consentono al telescopio di tracciare comete, asteroidi e oggetti vicini alla Terra. Il design innovativo della sedia a dondolo è alla base di alcune delle prestazioni di AtLAST, un design che condivide con telescopi ottici estremamente grandi come l'ELT.

AtLAST sarà progettato per durare molti decenni. Avrà sei alloggiamenti per strumenti e consentirà il rapido passaggio da uno strumento all'altro. Facendo un cenno ai cambiamenti climatici, AtLAST sarà alimentato da energia rinnovabile.

Ma ciò che conta davvero è la scienza.

"Si prevede che il progetto qui presentato soddisfi tutte le specifiche stabilite affinché AtLAST raggiunga i suoi ampi obiettivi scientifici", afferma il documento. I dettagli del design gli consentono di soddisfare i severi requisiti necessari per raggiungere i suoi obiettivi. "Vale a dire, questi sono l'ampio campo visivo, la superficie alta

accuratezza, scansione e accelerazione rapide e la necessità di fornire una struttura sostenibile e aggiornabile che servirà una nuova generazione di astronomi e rimarrà rilevante per i prossimi decenni."

È un progetto complesso, come lo sono tutti gli osservatori astronomici. Ma con l’avanzare della tecnologia, aumenta anche la complessità. C'è ancora molto lavoro da fare e manca ancora un bel po' di tempo prima che la costruzione possa iniziare.

"Nonostante la quantità di lavoro che resta da fare, AtLAST è sulla buona strada per iniziare potenzialmente la costruzione, se completamente finanziato, entro la fine di questo decennio", concludono gli autori.

Ulteriori informazioni: Tony Mroczkowski et al, Progettazione del telescopio Submm ad ampia apertura Atacama da 50 metri, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2402.18645

Fornito da Universe Today