|
|
|
Il Telescopio del Gornergrat (TIRGO) L'albergo del Gornergrat, situato a 3150 metri di altitudine, è provvisto di due torri poste lateralmente in cui sono ubicati rispettivamente il telescopio di Tirgo (ad infrarossi) e il radiotelescopio di Kosma appartenente all'Università di Colonia. L'intervallo di lunghezze d'onda, interessato dalla banda ad infrarosso dello spettro elettromagnetico, è molto più ampio rispetto alle frequenze del visibile che sono le uniche percepite dai sensi dell'uomo. Però questa banda di frequenze non era molto abbordabile per i vari studiosi specializzati nel campo; già nell'Ottocento era conosciuta grazie alle deduzioni di Sir William Herschel che captò la presenza di una radiazione “calorica” non visibile, dovuta all'innalzamento della temperatura di un termometro portato ad un livello che superava la zona rossa dello spettro del sole. L'utilizzo di questa banda, scoperta prima delle onde elettromagnetiche di James Clerk Maxwell, però incontrò ostacoli di applicazione per via delle difficoltà di implementazione di sensori specifici; grazie all'era dei semiconduttori si agevolò la realizzazione di rilevatori delle bande ad infrarossi. La branca dell'astronomia è interessata alla banda infrarossa perché in questa zona si possono originare onde elettromagnetiche che non subiscono indebolimenti “traghettando” all'interno di nubi costituite da polvere interstellare che nel visibile attenuerebbero le radiazioni; i corpi a temperatura più bassa delle stelle (nubi molecolari o grani di polvere cosmica) vengono “infiammati” dalla radiazione che a loro volta iniziano ad emettere. Inoltre alcune righe spettroscopiche presenti in questa banda sono originate dalle vibrazioni e dalle rotazioni di svariate molecole; l'ampliarsi dell'Universo induce la banda infrarossa ad inglobare nella sua gamma di frequenze alcune righe aventi origini in lunghezze d'onda appartenenti a galassie molto lontane da noi (in legame con il famoso effetto Doppler). Compiere analisi all'interno della banda infrarossa si rivela però un compito assai arduo per via di molti impedimenti come l'atmosfera terrestre che costituisce un' ostacolo frapposto tra chi osserva i corpi astronomici e la radiazione emessa dagli stessi. Un' elemento influenzabile nella scelta del luogo da cui osservare il cielo è la trasparenza dello stesso vista la variabilità di quest'ultima all'interno dell'atmosfera terrestre; la varianza dipende dal tipo e dalla quantità di elementi chimici presenti in essa. Si può affermare che solo ad alte quote la visibilità nell'infrarosso è ben delineata e non disturbata da fattori esterni; però all'assenza di questi ostacoli si presenta la difficoltà economica rappresentata dall'utilizzo di mezzi dall'alto costo come satelliti e aerei di ogni genere. Elementi favorevoli per un luogo ottimale dove far sorgere un' osservatorio di astronomia in grado di vedere nella banda ad infrarosso, sono cieli limpidi, climi secchi e temperature non elevate. Il telescopio TIRGO (Telescopio InfraRosso del Gornergrat), ubicato sulla vetta del Gornergrat nelle Alpi svizzere nei pressi di Zermatt, appartiene da circa un decennio al Cosiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) ed è sotto la responsabilità del Centro per l'Astronomia Infrarossa e lo Studio del Mezzo Interstellare in collaborazione con l'Osservatorio Astrofisico di Arcetri in Firenze. Il telescopio presenta una configurazione ottica Cassegrain e una montatura equatoriale con secondario oscillante; nella posizione del secondo fuoco ottico, che si trova nella parte posteriore dello specchio primario, una montatura multifaccia consente un' utilizzo contemporaneo di dispositivi di piano focale. La posizione del telescopio, situato in mezzo ai ghiacciai, risulta ottimale specialmente nella stagione invernale in cui il cielo è limpido e le temperature sono molto ridotte accompagnate da un clima asciutto. Il Tirgo è composto da uno specchio riflettore dal diametro di 1,5 metri e provvisto di una montatura ottica realizzata esclusivamente per la visualizzazione attraverso la banda ad infrarosso, che non contribuisce con la propria temperatura ad alterare lo stato di radiazione presente in queste lunghezze d'onda. Infatti i corpi che si trovano a temperatura ambiente sono sorgenti naturali di radiazioni ad infrarosso e quindi gli stessi componenti del telescopio, se non appositamente realizzati potrebbero interferire all'interno della banda. La radiazione incidente sul Tirgo è analizzata per mezzo di un sofisticatissimo sistema di monitoraggio tra le cui fila meritano una menzione particolare le “camere per immagini”; queste camere sono strumenti a semiconduttori che permettono di visualizzare un'immagine del cielo inquadrata dal telescopio. Originariamente i sensori del telescopio potevano fornire solo un punto del cielo per volta e quindi per ottenere un'immagine visivamente soddisfacente bisognava analizzare punto per punto sprecando un'infinità di tempo. Le migliorie furono introdotte solo negli ultimi dieci anni con l'utilizzo di matrici a sensori rappresentate dai conosciutissimi CCD (Charge Coupled Device) ottici montati su qualsiasi cinepresa o apparato televisivo domestico. Il funzionamento di queste matrici, per le bande infrarosse, poggiava sulla genesi di una carica elettrica sulla superficie di un semiconduttore, sottoposto ad un campo elettrico, dovuta all'azione di un fotone. Lo strato superficiale è costituito da molti rivelatori o pixels che permettono attualmente la realizzazione di matrici dalle dimensioni di 256 x 256 pixels dove ogni singolo “puntino” è dell'ordine di qualche decina di micron. I rivelatori sono connessi ad una matrice, formata da semiconduttori attivi (degli amplificatori Field Effect Transistor), che con l'ausilio di un'analisi di indirizzo consente il “fluire” del segnale in modalità seriale ad una matrice di controllo. L'intervallo di lunghezze, relativo all'infrarosso, permette l'utilizzo di una vasta gamma di semiconduttori (Si, Ge, InSb, HgCdTe); la maggior parte di essi per funzionare in modo ottimale devono essere impiegati a temperature criogeniche che richiedono a loro volta processi di lavorazione molto complessi.
Una matrice di elementi (o pixel) posti in corrispondenza alla configurazione di quadrati collocati nella parte inferiore compone la superficie di rivelatori; la rete quadratica sottostante forma l'apparato elettronico amplificatore del segnale. L'Osservatorio del Gornergrat è una meta popolata dai molteplici ricercatori sia stranieri che italiani che si recano in questo luogo di scienza astronomica per svolgere i propri studi. Gli istituti che si occupano dello sviluppo di dispositivi inerenti al piano focale, nelle diverse bande di frequenza ad infrarosso, sono gli osservatori astronomici di Torino, Roma e Milano, le varie strutture del CNR quali l' ITSRE, l' IAS, l' IFSI e alcune Università. I campi interessati dalle analisi che si avvalgono di queste bande di frequenza sono molteplici come ad esempio lo studio di galassie e comete; l'infrarosso è ottimo se si vuole osservare ad esempio tramite immagine, il formarsi delle stelle. Si è potuto verificare che gran parte della Galassia è costituita da residui di polvere e gas molecolare sotto forma di nube; è proprio in queste condizioni di oscurità, dovuta a temperature rigide e all'opacità nei confronti della radiazione ottica, che si vengono a formare processi di condensazione che comportano come risultato l'originarsi di molteplici corpi stellari. Purtroppo i criteri che governano il numero e il tipo di stelle che si formano non è ancora stato individuato e per ora si considera il fenomeno astrofisico di tipo aleatorio. Un' esempio inerente a questa problematica ancora oscura agli studiosi è stata lo studio della formazione stellare della Nebulosa IC1396 situata nella costellazione del Cefeo. Dall'osservazione di alcune immagini effettuata su questa Nebulosa nella banda del visibile rosso si può notare la presenza di una considerevole nube scura (avente una zona chiara al centro), individuata da analisi radiospettroscopiche e composta da polvere e gas molecolare che costituiscono una corposa nube. Analizzando la Nebulosa nella banda infrarossa K si localizza uno svariato numero di corpi stellari; tramite un'ispezione energetica, effettuata nelle diverse bande spettrali, si può tracciare un'età relativa al progresso della stella. Alcune di esse sono inglobate in quelle tipologie spettrali che rivelano un'origine stellare molto giovane; si è immaginato che l'azione di altre stelle, formatesi prima e limitrofe alla nube e irradianti energia, possano aver causato l'innalzamento della temperatura esterna (si può osservare nel visibile rosso) e il susseguente livellamento del gas molecolare finché non si raggiunge livelli cruciali di compattezza che portano all'origine delle protostelle. Ciò ci induce a pensare di essere testimoni di una genesi graduale di corpi stellari all'interno della nostra vastissima Galassia.
|
