7/25/2016

1

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)

21/07/2016 - Lecce 2 SULLE ORME DI GALILEI

21/07/2016 - Lecce 3

LBT

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

RIFRATTORE: sistema a lenti

RIFLETTORE: sistema a specchi

SULLE ORME DI GALILEI

7/25/2016

2

SULLE ORME DI GALILEI

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.

21/07/2016 - Lecce 5 SULLE ORME DI GALILEI

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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3

IL PARADIGMA CLASSICO:

MT. PALOMAR, RIFLETTORE HALE DA 5m

SPECCHIO PRINCIPALE: 5m

MONTATURA EQUATORIALE

STRUTTURA MASSICCIA

CUPOLA GIGANTESCA

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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

21/07/2016 - Lecce 11 SULLE ORME DI GALILEI

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

21/07/2016 - Lecce 12 SULLE ORME DI GALILEI

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IL SALTO DI QUALITA’: TELESCOPI DI CLASSE

8 METRI (VLT, 1997)

21/07/2016 - Lecce 13 SULLE ORME DI GALILEI

IL SALTO DI QUALITA’: TELESCOPI DI CLASSE

8 METRI (VLT, 1997)

Osservatorio ESO a Cerro Paranal

21/07/2016 - Lecce 14 SULLE ORME DI GALILEI

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

21/07/2016 - Lecce 15 SULLE ORME DI GALILEI

DUE TELESCOPI SU UNA MONTATURA: LBT

(2005)

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5

DUE TELESCOPI SU UNA MONTATURA: LBT

(2005)

21/07/2016 - Lecce 17 SULLE ORME DI GALILEI 21/07/2016 - Lecce SULLE ORME DI GALILEI 18

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)

21/07/2016 - Lecce SULLE ORME DI GALILEI 20

• Quota: 3221 m

(pavimento “cupola”)

Il Sito: Mount Graham International

Observatory

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• VATT e SMT

Il Sito: Mount Graham International

Observatory

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• Riserva dello

scoiattolo rosso

(Tamiasciurus

hudsonicus

grahamensis )

Il Sito: Mount Graham International

Observatory

21/07/2016 - Lecce SULLE ORME DI GALILEI 23

Il Sito: Mount Graham International

Observatory

Costruzione Telescopio: La struttura all’

Ansaldo (Milano) nel giugno 2001

21/07/2016 - Lecce SULLE ORME DI GALILEI 24

7/25/2016

7

Ascensore

Portelloni di ventilazione

Costruzione Enclosure: Vista da

dietro

21/07/2016 - Lecce SULLE ORME DI GALILEI 25 21/07/2016 - Lecce SULLE ORME DI GALILEI 26

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

Costruzione Specchi: Mirror Lab (UA)

21/07/2016 - Lecce SULLE ORME DI GALILEI 27

Costruzione Specchi: Mirror Lab (UA)

21/07/2016 - Lecce SULLE ORME DI GALILEI 28

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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21/07/2016 - Lecce SULLE ORME DI GALILEI 29 21/07/2016 - Lecce 30 SULLE ORME DI GALILEI

21/07/2016 - Lecce 31 SULLE ORME DI GALILEI 21/07/2016 - Lecce 32 SULLE ORME DI GALILEI

7/25/2016

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Gli strumenti si

possono cambiare in

circa 15 minuti

Occorre correggere il

bilanciamento

meccanico

Si usano serbatoi

d’acqua riempibili

21/07/2016 - Lecce SULLE ORME DI GALILEI 33

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

21/07/2016 - Lecce SULLE ORME DI GALILEI 35

LARGE BINOCULAR CAMERA

21/07/2016 - Lecce SULLE ORME DI GALILEI 36 21/07/2016 - Lecce 37 SULLE ORME DI GALILEI

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

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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)

21/07/2016 - Lecce 39 SULLE ORME DI GALILEI

20 cm

21/07/2016 - Lecce 40 SULLE ORME DI GALILEI

20 cm

ESO

360 cm

21/07/2016 - Lecce 41 SULLE ORME DI GALILEI

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HST 250 cm

(ma dallo spazio…)

VLT-ESO 820 cm

(ma con ottiche adattive)

21/07/2016 - Lecce 42 SULLE ORME DI GALILEI

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

21/07/2016 - Lecce 43 SULLE ORME DI GALILEI

IL SITO

UN BUON SITO PER UN TELESCOPIO DEVE

ESSERE ALTO E SECCO…

21/07/2016 - Lecce 44 SULLE ORME DI GALILEI

…E BUIO

21/07/2016 - Lecce 45 SULLE ORME DI GALILEI

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L’OTTICA ADATTIVA

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L’OTTICA ADATTIVA

21/07/2016 - Lecce 47 SULLE ORME DI GALILEI

Il secondario adattivo curvo di LBT:

diametro: 911 mm, spessore: 1,6 mm

attuatori: 672

21/07/2016 - Lecce SULLE ORME DI GALILEI 48

ARGOS: stelle artificiali per l’ottica

adattiva @ LBT

21/07/2016 - Lecce SULLE ORME DI GALILEI 49

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CON L’OTTICA ADATTIVA UN TELESCOPIO

GIGANTE “BATTE” HST

CENTRO DELL”AMMASSO GLOBULARE M92

21/07/2016 - Lecce 50 SULLE ORME DI GALILEI

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

21/07/2016 - Lecce 52 SULLE ORME DI GALILEI

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

21/07/2016 - Lecce 53 SULLE ORME DI GALILEI

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

21/07/2016 - Lecce 54 SULLE ORME DI GALILEI 21/07/2016 - Lecce 55

ALTRI TIPI DI TELESCOPIO

(ESPLORANDO ALTRE FINESTRE DELLO SPETTRO

ELETTROMAGNETICO)

SULLE ORME DI GALILEI

IL RADIOTELESCOPIO

21/07/2016 - Lecce 56

ARECIBO (PORTO RICO) – 305m diametro

SULLE ORME DI GALILEI

IL RADIOTELESCOPIO

21/07/2016 - Lecce 57

VLA – NUOVO MESSICO

SULLE ORME DI GALILEI

7/25/2016

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IL RADIOTELESCOPIO

21/07/2016 - Lecce 58

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

SULLE ORME DI GALILEI 21/07/2016 - Lecce 59

ALTRI TIPI DI TELESCOPIO

(ESPLORANDO ALTRE FINESTRE DELLO SPETTRO

ELETTROMAGNETICO)

SULLE ORME DI GALILEI

TELESCOPI UV, X E g

21/07/2016 - Lecce 60 SULLE ORME DI GALILEI

TELESCOPI UV, X E g

21/07/2016 - Lecce 61 SULLE ORME DI GALILEI

7/25/2016

16

21/07/2016 - Lecce 62

ALTRI TIPI DI TELESCOPIO

(ESPLORANDO ALTRE FINESTRE DELLO SPETTRO

ELETTROMAGNETICO)

SULLE ORME DI GALILEI

TELESCOPI PER MICROONDE E INFRAROSSO

LONTANO

21/07/2016 - Lecce 63

HERSCHEL (2009)

SULLE ORME DI GALILEI

TELESCOPI PER MICROONDE E INFRAROSSO

LONTANO

21/07/2016 - Lecce 64

PLANCK (2009)

SULLE ORME DI GALILEI 21/07/2016 - Lecce 65

ALTRI TIPI DI TELESCOPIO

(ESPLORANDO ALTRE FINESTRE DELLO SPETTRO

ELETTROMAGNETICO)

SULLE ORME DI GALILEI

7/25/2016

17

ASTRONOMIA g DA TERRA – TELESCOPI

CHERENKOV

21/07/2016 - Lecce 66

MAGIC

SULLE ORME DI GALILEI SULLE ORME DI GALILEI

BREVE LISTA DEI TELESCOPI SPAZIALI

21/07/2016 - Lecce 67

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) …