La galassia M100 fotografata da Hubble prima e dopo la correzione dell'ottica. Credits: NASA/STScI
Il telescopio spaziale Hubble, lanciato nel 1990, nel corso degli ultimi 30 anni ha rivoluzionato l’astronomia, fornendo immagini incredibilmente dettagliate dell’Universo. Tuttavia, poco dopo il suo lancio, gli scienziati si resero conto di un problema che minacciava la sua capacità di catturare immagini nitide e chiare. Dovettero perciò mettere a punto una soluzione innovativa, e una successiva riparazione in orbita, che consentisse al telescopio di eseguire senza ulteriori problemi il suo lavoro.
Le prime immagini corrette di Hubble arrivarono esattamente trent’anni fa oggi, il 13 gennaio 1994, e mostrarono chiaramente che il problema che comprometteva il suo regolare funzionamento era risolto. Il successo della riparazione ha segnato un punto di svolta per la missione, consentendo a Hubble di catturare immagini nitide e contribuire a scoperte scientifiche cruciali in ambito astronomico, che ancora sono in corso.
Nel giugno 1990, durante le prime osservazioni con Hubble, gli astronomi notarono che le immagini erano sorprendentemente sfocate. Dopo un’attenta analisi, scoprirono che il problema risiedeva in un effetto di aberrazione sferica, causato da un errore nella curvatura dello specchio primario. Questo difetto deformava la luce proveniente dagli oggetti celesti, compromettendo la precisione delle immagini catturate.
L’origine del problema fu identificata nel processo di fabbricazione dello specchio primario, in particolare nell’uso di un dispositivo di misurazione difettoso. La curvatura dello specchio non corrispondeva alle specifiche richieste, causando la distorsione delle immagini proiettate sul sensore del telescopio. Questo difetto tecnico minacciava la validità scientifica delle osservazioni e la reputazione complessiva della missione.
Era quindi necessario trovare una soluzione innovativa, per correggere l’errore e rendere il telescopio Hubble funzionante al massimo delle sue capacità.
Dopo aver identificato il problema, gli scienziati e gli ingegneri si sono mossi rapidamente per sviluppare una soluzione e ripristinare la piena funzionalità del prezioso strumento spaziale. La decisione fu quella di implementare uno strumento correttivo, il Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR), progettato per compensare l’aberrazione sferica.
La (prima) missione di riparazione del telescopio Hubble, nota come STS-61, fu lanciata il 2 dicembre 1993. Durante questa missione dello Space Shuttle Endeavour, un equipaggio di astronauti guidato dal comandante Richard Covey ha installato con successo il COSTAR, insieme a una nuova telecamera e a uno spettrometro avanzato. Questi strumenti erano progettati per migliorare le capacità di osservazione del telescopio e mitigare gli effetti dello specchio primario difettoso.
La riparazione dimostrò di essere un vero successo. Dopo l’installazione del COSTAR e degli altri strumenti, infatti, il telescopio Hubble iniziò a trasmettere immagini straordinariamente chiare e dettagliate, superando anche le aspettative degli scienziati.
La primissima immagine a essere trasmessa a Terra arrivò il 13 gennaio 1994, e mostrava il nucleo della galassia M100. Si notava a prima vista il notevole miglioramento nella vista di Hubble prima e dopo la missione di servizio del dicembre 1993.
L’immagine precedente della stessa galassia, scattata con la fotocamera WFPC-1 in modalità ad ampio campo il 27 novembre 1993, pochi giorni prima della missione di manutenzione STS-61, mostrava chiaramente gli effetti dell’aberrazione ottica nello specchio primario. La luce delle stelle e i dettagli più fini risultavano offuscati, perché il difetto limitava moltissimo la capacità del telescopio di vedere strutture deboli.
La nuova foto invece, scattata il 31 dicembre 2023 con la Wide Field and Planetary Camera di seconda generazione (WFPC-2 ) installata proprio durante la manutenzione nel corso di STS-61, dimostrava che l’ottica correttiva della fotocamera compensava completamente l’aberrazione nello specchio primario di Hubble. L’ottica modificata di WRPC-2 aveva corretto la visione precedentemente sfocata, consentendo al telescopio per la prima volta di risolvere in modo pulito strutture deboli fino a 30 anni luce di diametro in una galassia distante decine di milioni di anni luce.
Con questa fotocamera, nel corso degli anni, Hubble ha esplorato l’Universo con una chiarezza e una sensibilità senza precedenti per il suo tempo, e ha raggiunto gli obiettivi scientifici più importanti per i quali il telescopio era stato originariamente costruito.
Il successo della riparazione consolidò il ruolo del telescopio Hubble come uno strumento di osservazione celeste di prim’ordine, contribuendo significativamente alla nostra comprensione dell’Universo e delle leggi fondamentali della fisica. Il periodo successivo alla riparazione fu caratterizzato da una serie di successi significativi. Nel corso degli anni, il telescopio Hubble ha contribuito a misurare l’espansione dell’Universo, fornendo importanti dati che hanno portato alla scoperta dell’energia oscura, una misteriosa forza che guida l’accelerazione dell’espansione cosmica.
Hubble ha anche esplorato i meandri più lontani del cosmo, catturando immagini di galassie antichissime e osservando gli eventi di formazione stellare nelle regioni più remote. Le sue capacità di imaging hanno permesso agli scienziati di studiare le atmosfere di esopianeti e di analizzare le proprietà delle galassie, fornendo dati preziosi per la cosmologia e l’astrofisica.
Inoltre, il telescopio Hubble ha svolto un ruolo cruciale nel caratterizzare le proprietà delle galassie vicine e nella scoperta di oggetti celesti unici, come la nebulosa del Granchio. Le sue osservazioni hanno anche permesso di identificare diverse supernovae, contribuendo alla nostra comprensione dei processi alla base della fine della vita stellare.
Il telescopio spaziale Hubble rimane quindi un testimone straordinario delle meraviglie dell’Universo, che ancora oggi, dopo più di 30 anni, continua a sorprendere gli scienziati e il pubblico con le sue immagini e le sue ricerche innovative.