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Venerdì, Luglio 21, 2017
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L'evoluzione dei telescopi, dal cannocchiale allo Spitzer

Lo strumento usato da Galileo per osservare il cielo era un oggetto semplice. Si trattava di un telescopio rifrattore che aveva due lenti ai due estremi di due tubi, di cui uno entrava nell'altro. Grazie a un telescopio di questo tipo, nell'autunno del 1609 Galileo osservò prima la Luna, poi le lune di Giove e le macchie solari. Nel 1610 Galileo pubblicò Sidereus Nuncius, il testo con cui documentò e spiegò le sue osservazioni  astronomiche. Lo scienziato pisano postulò la presenza di montagne e pianure sulla Luna, osservò le lune di Giove e dedusse l'orbita del pianeta, oltre a notare che con il telescopio poteva vedere dieci volte più stelle rispetto alle osservazioni a occhio nudo.

Nel 1670, il matematico e fisico britannico Isaac Newton costruì un telescopio che, diversamente da quello di Galileo, usava uno specchio per catturare e focalizzare la luce in entrata. Questi telescopi sono chiamati riflettori, e offrono vantaggi importanti rispetto ai rifrattori, che usano due lenti e producono effetti di distorsione ottica. I telescopi riflettori possono essere anche molto, ma molto più grandi dei telescopi rifrattori. Tutti i grandi telescopi usati oggi sono riflettori, e il progetto di Newton aprì la strada al loro sviluppo

William Herschel, lo scopritore di Urano, costruì un telescopio riflettore a Slough, in Inghilterra, lungo 40 piedi (circa 12 metri) il più grande della sua epoca. Il telescopio di Herschel fu costruito tra il 1785 e il 1789, e costò 4000 sterline, pagate da re Giorgio III. Per cinquant'anni è stato il telescopio più grande del mondo. Il 28 agosto 1789, la prima notte di osservazioni, Herschel puntò a Saturno e scoprì una delle sue lune. In seguito avrebbe scoperto un altro satellite di Saturno e due lune di Urano.

Nel XIX secolo e all'inizio del XX secolo, i progressi nella fabbricazione del vetro, uniti alla smerigliatura e lucidatura delle lenti, portarono alla costruzione di telescopi sempre più grandi, spesso in cima a montagne, luoghi adatti a osservazioni astronomiche a causa dell'aria più rarefatta e di cieli più scuri. L'astronomo statunitense George Ellery Hale costruì diversi grandi telescopi, incluso quello da 100 pollici (circa 2,5 metri), ribattezzato telescopio di Hooker, sul Monte Wilson, poco fuori Los Angeles. Questo telescopio, entrato in attività nel 1917, fu usato da Edwin Hubble per raccogliere i dati che indicavano un universo in espansione, una scoperta che frantumò la cosmologia dello stato stazionario accettata all'epoca.

Karl Jansky, un fisico degli AT&T Bell Laboratories a Holmdel, in New Jersey, costruì una radio-antenna lunga circa 100 piedi (30 metri circa) e alta 20 (sei metri circa) per monitorare le onde radio a corta lunghezza d'onda, o onde corte. Jansky voleva scoprire eventuali interferenze tra queste onde elettromagnetiche e le telefonate transatlantiche. Dopo mesi di osservazioni, notò che una fonte di rumore non identificata ma persistente si trovava nella costellazione del Sagittario. Jansky capì che le onde radio provenivano dal centro della Via Lattea. Era il 1933 e quella scoperta segnò la nascita della radioastronomia.

Il telescopio Hale da 200 pollici (circa 5 metri) dell'Osservatorio di Monte Palomar, a tre ore di macchina a sud di Los Angeles, è una delle creature di George Ellery Hale, il quale però non è vissuto abbastanza per vedere finita la sua opera, che ha richiesto vent'anni per essere costruita e che in suo onore fu battezzata con il suo nome. Questo telescopio ha visto la prima luce nel 1949. Fino alla costruzione del telescopio Keck da dieci metri, completata nel 1993, il telescopio Hale ha avuto il miglior potere risolutivo al mondo. Il telescopio Hale ha avuto un ruolo centrale nella soluzione del mistero dei quasar.

Primo del programma Grandi Osservatori della NASA, il telescopio spaziale Hubble è stato messo in orbita nel 1990 da uno shuttle. Inizialmente Hubble era stato pensato per osservazioni nello spettro visibile e ultravioletto, ma nel 1997 è stato dotato di strumenti per osservazioni anche nell'infrarosso. Visto che orbita a centinaia di chilometri dalla superficie terrestre, Hubble non risente delle distorsioni causate dall'atmosfera, sperimentate invece dai telescopi sulla Terra. Grazie a questa peculiarità, Hubble è il nostro occhio più acuto nello spazio e sta espandendo enormemente la nostra conoscenza del cosmo e delle sue origini.

I due grandi telescopi gemelli Keck si trovano a 4150 metri sul livello del mare in cima al Mauna Kea, uno dei migliori siti di osservazione astronomica al mondo, e ciascuno ha uno specchio primario di dieci metri di diametro. Il primo dei due, Keck 1, ha iniziato le osservazioni nel 1993, seguito dal Keck 2 nel 1996. Presi insieme, sono l'osservatorio ottico più grande del mondo. Entrambi hanno un'ottica adattiva che permette agli astronomi di eliminare alcune imprecisioni causate dall'atmosfera terrestre. Il Keck 1 ha una telecamera per l'infrarosso così sensibile che si dice possa rilevare la fiamma di una candela sulla Luna. L'Osservatorio Keck ha avuto un'importanza inestimabile nel rilevamento di pianeti extrasolari, mondi in orbita ad altre stelle e la cui esistenza è stata postulata per lungo tempo ma che sono stati scoperto solo una dozzina di anni fa circa.

Altro membro del programma Grandi Osservatori della NASA, Chandra è stato portato in orbita nel 1991 con uno shuttle e studia principalmente i raggi x morbidi. L'atmosfera terrestre assorbe la maggior parte dei raggi X, quindi i telescopi spaziali sono essenziali per osservazioni utili in quella regione dello spettro. In dieci anni di attività Chandra ha già prodotto molti risultato fondamentali, compreso il primo rilevamento di raggi X causato dal flusso di materia verso Sagittarius A*, il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, la Via Lattea.

Ultimo membro del programma Grandi Osservatori della NASA, Spitzer è un telescopio spaziale che fa osservazioni nella regione dell'infrarosso dello spettro. Come nel caso dei raggi x, l'atmosfera terrestre assorbe una gran quantità di radiazione infrarossa, così il telescopio spaziale permette agli astronomi di avere una vista sull'universo molto più chiara. Spitzer è stato lanciato nel 2003 e ha aumentato in modo significativo la nostra conoscenza sulle stelle giovani, su altri sistemi solari e sulle regioni dello spazio dove si formano le stelle.

 

 


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