Il primo giorno di novembre del 1963 venne inaugurato formalmente il radiotelescopio di Arecibo. Quel giorno venne prodotta “la prima luce” di Arecibo, un termine con cui si identifica la prima osservazione o misurazione scientifica effettuata con un nuovo telescopio. Arecibo è stato per oltre cinquantanni il più grande radiotelescopio a riflettore sferico presente sulla superficie terrestre, superato nel 2016 da FAST, costruito in Cina.
Arecibo non è riuscito a raggiungere i sei decenni di vita operativa, dato che nel dicembre 2020, pochi giorni dopo essere stato ufficialmente chiuso, un crollo fece cadere l’antenna ricevente da 900 tonnellate, sospesa a 150 metri di altezza, sopra la parabola sottostante. La distruzione di tutta la strumentazione sospesa, il danneggiamento delle torri su cui erano collegati i cavi e la conseguente distruzione di centinaia di pannelli della parabola ne segnarono la definitiva chiusura. Nel 2021, dopo la messa in sicurezza, ne è poi iniziato lo smantellamento.
Nonostante questa conclusione particolarmente triste, Arecibo nei suoi 57 anni di operatività ha effettuato diverse scoperte importanti, ed è diventato anche un simbolo della radioastronomia. Questo suo status è stato favorito dalle numerose scene di film che hanno usato il telescopio come sfondo, come Contact o la scena finale del film di James Bond GoldenEye.
La nascita del telescopio Arecibo
Il radiotelescopio di Arecibo si trova circa 16 km a sud della città di Arecibo di Porto Rico, formalmente parte degli Stati Uniti. Questa zona venne scelta per costruire il radiotelescopio in quanto un territorio relativamente calmo, vicino all’Equatore, e che presentava un avvallamento naturale all’interno del quale costruire la parabola e le torri di supporto.
Il progetto venne creato e gestito dall’ingegnere William Gordon, che inizialmente lo aveva pensato come un radiotelescopio dedicato allo studio della ionosfera. Proprio per questo motivo venne costruito, e nei primi anni si chiamava Arecibo Ionosphere Observatory. Il telescopio era sotto il controllo della Cornell University e finanziato dalla Advanced Research Projects Agency (ARPA). L’ente federale pensava che questo telescopio si potesse anche usare per tracciare missili nucleari supersonici in atmosfera, una preoccupazione prioritaria durante i primi anni della Guerra Fredda.
Già nei primi anni però, complici anche le avanzate caratteristiche e le enormi dimensioni, si notò che Arecibo poteva essere usato per molte altri campi di ricerca astronomici. Nel 1965, per esempio, con il radiotelescopio venne scoperto che il periodo di rotazione di Mercurio era di 59 giorni, e non 88 come si pensava fino a quel momento.
A partire dagli anni ’70, comprese le capacità di questo strumento, la sua gestione passò alla U.S. National Science Foundation. Da quel momento le aree di ricerca principali sono diventate la radioastronomia, la fisica atmosferica e l’osservazione radar di corpi rocciosi nel Sistema Solare. Negli ultimi due decenni di operatività, Arecibo è stato anche grandemente utilizzato dal progetto SETI, per cercare segnali dell’esistenza di vita intelligente nell’Universo.
Come funzionava Arecibo
Il telescopio di Arecibo utilizzava un’antenna parabolica di 305 metri di diametro per raccogliere i segnali radio provenienti dall’universo. L’antenna era costituita da circa 40 mila pannelli di alluminio montati su una rete di cavi d’acciaio. I segnali radio provenienti dallo spazio venivano riflessi dalla superficie parabolica dell’antenna e convogliati verso il centro della parabola, dove era posizionato il ricevitore sospeso.
Questo era costituito da un’antenna lineare molto sensibile che amplificava il segnale radio e lo convertiva in un segnale elettrico. Il ricevitore era in grado di muoversi sopra la parabola, in modo da ricevere segnali focalizzati in punti diversi. Essi non erano infatti focalizzati in un unico punto dalla parabola. Questa caratteristica permetteva ad Arecibo di osservare praticamente tutto quello che stava sopra di lui, equivalente a circa un arco di 40 gradi. Inoltre, essendo situato molto vicino all’equatore, poteva facilmente studiare i pianeti del Sistema Solare.
Daniel R. Altschuler.
Il radiotelescopio era in grado di osservare oggetti celesti a distanze molto elevate. Il suo potere risolutivo, ossia la capacità di distinguere due oggetti separati, era di circa 0.00000002 gradi, che corrisponde alla distanza tra due monetine da 2 euro poste a una distanza di 500 chilometri.
Alcune scoperte scientifiche di Arecibo
Nel 1974, il telescopio di Arecibo ha scoperto la prima pulsar binaria, un sistema composto da due stelle di neutroni che orbitano l’una attorno all’altra. La scoperta è stata un importante passo avanti nella comprensione della fisica delle stelle di neutroni, e ha portato al premio Nobel per la Fisica nel 1993 a Joseph Hooton Taylor Jr. e Russell Alan Hulse.
Nel 1975 venne usato per eseguire delle osservazioni radar della superficie di Marte, per supportare così l’atterraggio delle sonde Viking. Nel 1981 si produsse invece la prima mappa radio della superficie di Venere.
Nel 1992 con Arecibo si scoprì il primo pianeta all’infuori del Sistema Solare, che successive osservazioni dimostrarono essere un sistema di diversi corpi rocciosi in orbita attorno alla pulsar PSR 1257+12. Nel 2012, il telescopio di Arecibo ha scoperto i Farst Radio Burst (FRB), impulsi radio estremamente potenti e di breve durata, che si pensa siano originati da eventi cosmici catastrofici, come la fusione di stelle neutroniche. Nel 1989 con i dati di Arecibo si produsse la prima immagine di un asteroide. Negli anni seguenti, la mappatura di asteroidi potenzialmente pericolosi per la Terra (oggetti NEO) divenne una delle attività più importanti del radiotelescopio.
Nel 1974 venne anche usato per inviare nello spazio, verso l’ammasso globulare M13, il “messaggio di Arecibo”. Questa fu una immagine di 23×73 pixel, codificata in un codice binario. Essa conteneva immagini stilizzate di esseri umani, alcune formule chimiche e numeri.
Il futuro
Arecibo ha ceduto il record di radiotelescopio a piatto singolo più grande al mondo a FAST, attivo in Cina dal 2016. Dopo il crollo definitivo avvenuto il 1 dicembre del 2020, è stato confermato che Arecibo non sarà più costruito. Attualmente al mondo non ci sono progetti per nuovi enormi radiotelescopi di questa tipologia.
Con il progresso della tecnologia è stato dimostrato come caratteristiche simili si possono ottenere con radiotelescopi costruiti “in parallelo”, cioè realizzati da array di antenne singole sparse su aree molto più grandi.
A questo si aggiunge la speranza che in futuro un altro grande radiotelescopio si possa costruire, ma questa volta sulla Luna. La faccia a noi nascosta del nostro satellite è infatti la zona più sensata su cui costruire uno strumento di questo tipo, che risulterebbe protetto da ogni interferenza della tecnologia terrestre, e già naturalmente puntato verso l’esterno del Sistema Solare, per lo meno per metà del tempo.
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