PERCHE’ ABBIAMO BISOGNO DI UN gioiello” di Arcetri ... e Conferenze/Eventi... · ottenuto uno...

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Dal “gioiello” di Arcetri

al Large Binocular Telescope

(e oltre)

21/07/2016 - Lecce 1

Vincenzo Testa Istituto Nazionale di Astrofisica

Osservatorio Astronomico di Roma

SULLE ORME DI GALILEI

PERCHE’ ABBIAMO BISOGNO DI UN

TELESCOPIO?

• Gli oggetti astronomici sono deboli

• E’ necessario potenziare le capacita’ del nostro sistema ottico

• Criteri:

Sensibilita’ (∝ Diametro2)

Potere Risolutivo (∝ 1/Diametro)

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LBT

SULLE ORME DI GALILEI 21/07/2016 - Lecce 4

RIFRATTORE: sistema a lenti

RIFLETTORE: sistema a specchi


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RIFRATTORE

VANTAGGI:

Configurazione stabile. Ottiche rimangono allineate.

Tubo chiuso, non si sporcano le lenti.

Non è sensibile alla turbolenza all’interno del tubo

SVANTAGGI:

Aberrazione cromatica.

Trasmissione dipende dalla lunghezza d’onda.

Difficile ottenere purezza estrema e curvatura perfetta. Lenti

sostenute solo dai bordi. Soggette a deformazioni per il loro

stesso peso.


RIFLETTORE

VANTAGGI:

Riflessione non dipende dalla lunghezza d’onda.

Sostenuti su tutta la superficie posteriore, possibile costruire

grandi specchi.

Specchi molto sottili, strutture leggere.

Ottiche più corte, ma soprattutto: COSTA MENO!

SVANTAGGI:

Le ottiche si disallineano facilmente.

La montatura e’ aperta, ottiche si sporcano e sensibile al

vento.

Specchio secondario responsabile di effetti di diffrazione.

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21/07/2016 - Lecce 7 SULLE ORME DI GALILEI 21/07/2016 - Lecce SULLE ORME DI GALILEI 8

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IL PARADIGMA CLASSICO:

MT. PALOMAR, RIFLETTORE HALE DA 5m

SPECCHIO PRINCIPALE: 5m

MONTATURA EQUATORIALE

STRUTTURA MASSICCIA

CUPOLA GIGANTESCA


IL CAMBIO DI PARADIGMA:

BTA, TELESCOPIO SOVIETICO DA 6m (1976)

MONTATURA ALTAZIMUTALE

STRUTTURA MOLTO PIU’ LEGGERA

FACILE ACCESSO AI FUOCHI LATERALI

NECESSITA’ DI UN COMPUTER PER CALCOLARE LA TRAIETTORIA DI INSEGUIMENTO


NECESSITA’ DI COMPENSARE LA ROTAZIONE DEL CAMPO DI VISTA

IL PASSO SUCCESSIVO:

L’OTTICA ATTIVA (NTT, 1990)

SPECCHI SOTTILI SOSTENUTI DA

ATTUATORI REGOLABILI PER

CORREGGERE LE DEFORMAZIONI

OCCORRONO POTENTI COMPUTER

PER CALCOLARE RAPIDAMENTE LE

DEFORMAZIONI

STRUTTURA ANCORA PIU’ LEGGERA


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IL SALTO DI QUALITA’: TELESCOPI DI CLASSE

8 METRI (VLT, 1997)


IL SALTO DI QUALITA’: TELESCOPI DI CLASSE

8 METRI (VLT, 1997)

Osservatorio ESO a Cerro Paranal


DUE TELESCOPI SU UNA MONTATURA: LBT

(2005) DUE SPECCHI MONOLITICI DA 8,4 M

USATI SEPARATAMENTE:DIAMETRO EQUIVALENTE: 11,4M

USATI INSIEME (INTERFEROMETRIA): DIAMETRO

EQUIVALENTE: 23M



(2005)


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(2005)


I Partners

• LBT e’ un progetto congiunto tra

– Italia (25%) INAF

mania (25%) LBTB

– Arizona (25%) UofA, ASU, Northern

Arizona

– Ohio State Univ. (12.5%)

(12.5%)

(OSU, Notre Dame, Virginia, Minnesota)

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Il Sito: Mount Graham International

Observatory

• Mt. Graham –

Emerald Peak

(Arizona sud-

orientale)


• Quota: 3221 m

(pavimento “cupola”)


Observatory

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• VATT e SMT


Observatory


• Riserva dello

scoiattolo rosso

(Tamiasciurus

hudsonicus

grahamensis )


Observatory



Observatory

Costruzione Telescopio: La struttura all’

Ansaldo (Milano) nel giugno 2001


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Ascensore

Portelloni di ventilazione

Costruzione Enclosure: Vista da

dietro

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Lo spessore degli specchi di LBT e’ di circa 9 cm (al bordo)

Costruzione Specchi: Mirror Lab (UA)


Costruzione Specchi: Mirror Lab (UA)


Caratteristiche degli specchi primari

• Numero di specchi primari: 2 ● Distanza tra gli specchi: 14.417 m centro-a-centro ● Diametro specchi: 8.417 m ● Rapporto focale: F/1.142 ● Diametro del foro centrale: 0.889 m ● Forma geometrica: parabolica ● Caratteristiche costruttive ● stampo in borosilicato a nido d’ape

● spessore della faccia superiore: 28 mm

● spessore al bordo: 894 mm ● Massa del singolo specchio: circa 16 tonnellate

Fonte: LBT Observatory

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Gli strumenti si

possono cambiare in

circa 15 minuti

Occorre correggere il

bilanciamento

meccanico

Si usano serbatoi

d’acqua riempibili


LARGE BINOCULAR CAMERA

• DUE STRUMENTI GEMELLI: BLUE ARM & RED ARM

• f/1.4

• SISTEMA OTTICO DI 6 LENTI

• L1 HA UN DIAMETRO DI 91 CM


LARGE BINOCULAR CAMERA

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SUPERNOVA 1

SUPERNOVA 2

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11 metri SALT telescope

ANCORA PIU’ GRANDI

MMT (Multi-Mirror-Telescope)

10 metri Keck Telescope

OCCORRE USARE SPECCHI COMPOSITI


LA STRADA VERSO I TELESCOPI

(VERAMENTE) GIGANTI

A QUESTO PUNTO ABBIAMO LA TECNOLOGIA

PER COSTRUIRE TELESCOPI GRANDI A PIACERE

CONSIDERIAMO LA RELAZIONE CHE FORNISCE

IL POTERE RISOLUTIVO: sin θ = 1,22 (λ / D)


20 cm


20 cm

ESO

360 cm


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HST 250 cm

(ma dallo spazio…)

VLT-ESO 820 cm

(ma con ottiche adattive)


LA STRADA VERSO I TELESCOPI

(VERAMENTE) GIGANTI

MA… LA POTENZA È NULLA SENZA IL

CONTROLLO

I VANTAGGI DI UN TELESCOPIO GIGANTE –

PROFONDITÀ E RISOLUZIONE – SONO LIMITATI

DALLE CONDIZIONI ATMOSFERICHE:

- NUVOLE

- UMIDITA’

- INQUINAMENTO LUMINOSO

- TURBOLENZA

OCCORRONO QUINDI ACCORGIMENTI PER

LIMITARE I DANNI


IL SITO

UN BUON SITO PER UN TELESCOPIO DEVE

ESSERE ALTO E SECCO…


…E BUIO


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L’OTTICA ADATTIVA


L’OTTICA ADATTIVA


Il secondario adattivo curvo di LBT:

diametro: 911 mm, spessore: 1,6 mm

attuatori: 672


ARGOS: stelle artificiali per l’ottica

adattiva @ LBT


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CON L’OTTICA ADATTIVA UN TELESCOPIO

GIGANTE “BATTE” HST

CENTRO DELL”AMMASSO GLOBULARE M92


TELESCOPI GIGANTI PROSSIMI

VENTURI

THIRTY METER

TELESCOPE

DIAMETRO: 30m

CONSORZIO: U. California, Caltech, Canada (+ Giappone + Cina)

Progetto costruttivo completato

Prima Luce prevista: ~ 2018

GIANT MAGELLAN

TELESCOPE

DIAMETRO: 24m (7 x 8m)

CONSORZIO: Universita’ private

USA, Australia (ANU+AAL) + Corea

Prima luce prevista: ~ 2018 21/07/2016 - Lecce 51 SULLE ORME DI GALILEI

IL GIGANTE EUROPEO E-ELT


IL TELESCOPIO

M1: 39.3m

M2: 4.2m

M3: 4 m

M4: 2.6m Specchio adattivo

M5: 2.4m

Piattaforma strumenti

(dimensioni campo da tennis!!)

6 stelle guida laser


POTERE RISOLUTIVO ~ 0.002”

SEEING MINIMO ~ 0.2”

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GJ 1214b, il primo pianeta extra-solare per il quale si è

ottenuto uno spettro di trasmissione durante il transito

Spettroscopia accurata di pianeti in

transito (composizione atmosferica:

H2O, CO2, N2,O3, biomarkers)

M = 6 MT T = 400 – 550 K D = 42 anni luce

OSSERVAZIONE DIRETTA DI PIANETI

EXTRASOLARI CON E-ELT!

Credits ESA

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ALTRI TIPI DI TELESCOPIO

(ESPLORANDO ALTRE FINESTRE DELLO SPETTRO

ELETTROMAGNETICO)


IL RADIOTELESCOPIO

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ARECIBO (PORTO RICO) – 305m diametro


IL RADIOTELESCOPIO

21/07/2016 - Lecce 57

VLA – NUOVO MESSICO


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IL RADIOTELESCOPIO

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MEDICINA (BOLOGNA) – 32m + CROCE DEL NORD

Alla frequenza di lavoro di 408 MHz la risoluzione della "Croce del Nord" di Medicina, con antenne lunghe 560 metri, e' pari a quella di un binocolo da 4.5cm di diametro




ELETTROMAGNETICO)


TELESCOPI UV, X E g


TELESCOPI UV, X E g


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21/07/2016 - Lecce 62



ELETTROMAGNETICO)


TELESCOPI PER MICROONDE E INFRAROSSO

LONTANO

21/07/2016 - Lecce 63

HERSCHEL (2009)


TELESCOPI PER MICROONDE E INFRAROSSO

LONTANO

21/07/2016 - Lecce 64

PLANCK (2009)




ELETTROMAGNETICO)


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ASTRONOMIA g DA TERRA – TELESCOPI

CHERENKOV

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MAGIC

SULLE ORME DI GALILEI SULLE ORME DI GALILEI

BREVE LISTA DEI TELESCOPI SPAZIALI

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X, Gamma HEAO 3 (1979-1981) AGILE (2007) CGRO (1991-2000) Cos-B (1975-1982) Fermi (2008) Gamma (1990-1992) Granat (1989-1999) HETE 2 (2000) INTEGRAL (2002) LEGRI (1997) SAS 2 (1972-1973) Swift (2004) HEAO 1 (1977-1979) ABRIXAS (1999-1999) ASCA (1993-2001) Ariel V (1974-1980) ALEXIS (1993-2005) Aryabhata (1975-1975) Astron (1989-1993) ANS (1974-1976) Beppo-SAX (1996-2002)

X, Gamma Astro 1 (1990-1990) Chandra (1999) CORSA (1976-1976) EXOSAT (1983-1986) Ginga (1987-1991) Hakucho (1979-1985) NuSTAR (2013) HEAO 2 (1978-1981) ROSAT (1990-1999) Rossi-XTE (1995) Spectrum X-gamma (2010) Suzaku (2005) Tenma (1983-1989) Uhuru (1970-1973) XMM-Newton (1999) UV Astro 2 (1993-1993) Astrosat (2009) Copernicus (1972-1980) CHIPS (2003) EUVE (1992-2002)

UV FUSE (1999-2007) GALEX (2003-2013) Hisaki (2003) IUE (1978-1996) OAO 2 (1968-1973) Kaistsat 4 (2003) TAUVEX (2009) Visibile Hubble (1990) Hipparcos (1989-1993) COROT (2006) Kepler (2009) IR e MW IRAS (1983-1983) ISO (1995-1998) AKARI (2006) Herschel (2009) SWAS (1998) Spitzer (2003) WISE (2009) COBE (1989-1993)

IR e MW Odin (2001) Planck (2009) WMAP (2001)

New Ones NuSTAR (2012) GAIA (2014) EUCLID (2018) JWST (2018) …

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