Un render di come saranno le antenne SKA. Credits: SKAO.
Agli inizi del secolo scorso, Nikola Tesla registrò per la prima volta onde cosmiche emesse dalle giganti rosse, annunciando di aver ricevuto segnali radio extraterrestri. Non sapeva che quelle erano onde radio, emesse da determinati processi fisici nello spazio che ancora non si conoscevano. A partire dagli anni ‘30 queste osservazioni hanno dato il via alla ricerca in un ambito totalmente nuovo: quello della radioastronomia. Oggi sono ormai molti i radiotelescopi presenti sulla Terra: con essi abbiamo scoperto pulsar, quasar e galassie attive, gli oggetti più energetici del nostro Universo. Molte domande, tuttavia, restano in sospeso: come si evolvono le galassie? Cos’è l’energia oscura? Cosa genera campi magnetici giganteschi nello spazio? Come si sono formate le prime stelle? E siamo soli, in questo Universo così vasto e misterioso?
Per risolvere queste e molte altre questioni, da anni un’organizzazione internazionale sta lavorando alla costruzione del radiotelescopio più grande e più innovativo della storia: lo Square Kilometre Array. Al termine dei lavori, esso sarà costituito dalle due reti di radiotelescopi più complesse mai concepite.
Il 4 febbraio 2021 si è tenuta la prima riunione del consiglio direttivo del progetto intergovernativo, con cui esso è divenuto una realtà vera e propria. Tra i Paesi fondatori c’è anche l’Italia con un ruolo in primo piano dell’INAF, il cui presidente Marco Tavani ha affermato: “L’Osservatorio SKA inizia con grandi prospettive. Siamo orgogliosi che l’Italia sia tra i Paesi fondatori: segno del grande interesse della comunità italiana per la scienza e la tecnologia legate a SKA”.
Già in costruzione in Australia e Sudafrica, SKA alla fine vanterà l’utilizzo di migliaia di parabole e un milione di antenne a bassa frequenza. Esse consentiranno agli astronomi di monitorare il cielo con dettagli senza precedenti, a velocità diecimila volte superiori a quanto sia mai stato fatto prima.
Proprio perché si occupa della ricerca di onde radio, che sono molto più lunghe della luce, la radioastronomia necessita di grandi antenne per poter sondare lo spazio profondo. Le dimensioni del diametro di queste antenne devono essere elevate a sufficienza per ricevere segnali radio debolissimi provenienti da sorgenti molto lontane.
Il radiotelescopio di SKAO in Sudafrica sarà composto da 197 antenne di 15 metri di diametro, situate nella regione del Karoo; 64 di esse già esistono e sono gestite dal SARAO (South African Radio Astronomy Observatory. Il telescopio in Australia, invece, avrà 131.072 antenne alte due metri situate nell’Osservatorio radioastronomico del CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation). Ciò significa che, alla fine, SKA sarà dotato di oltre un milione di metri quadrati di area di raccolta dei segnali radio provenienti dallo spazio: un enorme balzo in avanti a livello non solo ingegneristico, ma anche di possibilità di ricerca futura.
Un design molto diverso, quindi, rispetto a quello del radiotelescopio Arecibo nei Caraibi, crollato a dicembre 2020, o del tre volte più sensibile FAST (Five hundred meter Aperture Spherical Telescope) in Cina. Entrambi sono costituiti da un’enorme antenna a parabola appoggiata su una depressione naturale del terreno che può inquadrare diverse regioni di cielo. A differenza di questi radiotelescopi, SKA prevede un network di migliaia di antenne funzionanti contemporaneamente che permetterà di osservare in parallelo vaste aree di cielo, cosa che nessun telescopio ha mai raggiunto a una sensibilità di questo livello.
La sua configurazione unica darà a SKA una portata senza rivali nelle osservazioni fornendo una qualità di risoluzione delle immagini maggiore di qualsiasi altra, che supererà ampiamente quella del telescopio spaziale Hubble.
Le migliaia di singoli radioricevitori di cui disporrà SKA, permetteranno agli astronomi di ottenere informazioni sulla formazione e l’evoluzione delle prime stelle e galassie dopo il Big Bang. Un’epoca per noi ancora sconosciuta, che ha visto accendersi il nostro Universo. Inoltre, SKA permetterà di mappare l’effetto del magnetismo sulla radiazione delle galassie, aiutandoci a comprendere più a fondo i campi magnetici cosmici presenti nello spazio interstellare.
Un altro obiettivo del radiotelescopio è quello di utilizzare pulsar come rilevatori di onde gravitazionali. In questo modo si potrà esaminare i limiti della relatività generale e capire se la teoria di Einstein offre effettivamente una descrizione corretta dello spaziotempo. Infine, il programma scientifico, analizzando la zona abitabile di stelle simili al Sole, si potrà ricercare la presenza di materiale chimico prebiotico e quindi di vita extraterrestre. Ognuna di queste aree dell’astrofisica sarà trattata da uno specifico gruppo di ricerca, con l’obiettivo di ampliare e migliorare la ricerca scientifica.
“Questo è una delle maggiori infrastrutture in ambito scientifico del ventunesimo secolo”. Così ha dichiarato entusiasta Philip Diamond, professore all’Università di Manchester, nominato primo direttore generale di SKAO. “Quello che stiamo intraprendendo è un meraviglioso viaggio scientifico”.
Non si potrebbe dire meglio di così: portare a termine un progetto di innovazione tecnologia e scientifica come SKA ci permetterà di visionare l’Universo spingendoci agli estremi confini della conoscenza umana, raggiungendo limiti finora solo sperati.
La nascita dello Square Kilometre Array Observatory segue un decennio di lavoro di progettazione ingegneristica dettagliata ed è il risultato di ben 30 anni di ricerca, da quando si sono accese le prime discussioni sul possibile sviluppo di un radiotelescopio di nuova generazione. Essendo uno dei più grandi sforzi scientifici della storia, lo SKA unirà i migliori scienziati, ingegneri e responsabili politici del mondo.
Al momento sono tredici gli stati membri di SKAO e l’organizzazione direttiva ha sede nel Regno Unito presso l’osservatorio Jodrell Bank, patrimonio mondiale dell’Unesco. I due siti di osservazione invece, si troveranno in Australia e Sudafrica. Qui, CSIRO e SARAO supervisioneranno la costruzione delle strutture vere e proprie, che ci si aspetta durerà circa otto anni. Nella riunione del 4 febbraio, il consiglio SKAO ha approvato politiche e procedure riguardanti i finanziamenti, la governance, le risorse umane e gli obiettivi scientifici. Tutto questo ha permesso al progetto di divenire funzionante a tutti gli effetti. Questo piano ambizioso, che intrappolerà le stesse onde radio che un secolo fa Tesla credeva essere segnali extraterrestri, riuscirà a svelare finalmente alcuni dei segreti più affascinanti del nostro Universo?
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