Il 21 ottobre 2024 il consorzio SKAO (Square Kilometre Array Observatory) ha annunciato che tra i precursori del futuro Square Kilometre Array (SKA), il radiotelescopio più grande del mondo, si inserisce anche l’esperimento cinese Tianlai.
Tianlai è un radiotelescopio costituito da due diversi array, uno composto da tre riflettori cilindrici e uno da 16 piatti. Si trova nei pressi di Hongliuxia, nella Cina nordoccidentale, ed è gestito dagli National Astronomical Observatories (NAOC) dell’Accademia Cinese delle Scienze.
La struttura viene utilizzata come luogo di test di tecnologie chiave per la rilevazione radio dell’energia oscura, che si ritiene costituisca circa il 70% del nostro cosmo e determini l’accelerazione dell’espansione dell’Universo. Il team che la gestisce comprende ricercatori e studenti della NAOC, di diverse università cinesi e di alcune università negli Stati Uniti e in Francia.
Il ruolo dei precursori di SKA
I cosiddetti “pathfinder” di SKA, ovvero i precursori del progetto, sono una rete di strutture sparse in tutto il mondo che partecipano a studi scientifici e sviluppi tecnologici legati al progetto SKA. Questi telescopi, pur operando in contesti diversi, condividono l’obiettivo di esplorare nuove tecnologie e tecniche, contribuendo alla crescita del progetto SKAO.
Attualmente, mentre i telescopi del colossale SKA sono in fase di costruzione, le scoperte prodotte dai vari precursori stanno continuando a fornire dati cruciali che perfezionano e arricchiscono i casi scientifici alla base del progetto. Le innovazioni tecnologiche e le metodologie sviluppate da queste strutture potrebbero avere un impatto significativo sul futuro dell’Osservatorio SKAO, contribuendo a migliorare le sue capacità operative.
Il dott. Robert Braun, direttore scientifico dello SKAO, ha sottolineato l’importanza di queste strutture nel contesto dello sviluppo del progetto: “I pathfinder hanno gettato le basi per i telescopi dello SKAO. Anche se ci stiamo avvicinando all’inizio delle prime operazioni, la presenza di telescopi già operativi e in sperimentazione rappresenta un vantaggio cruciale. Essi forniscono preziose intuizioni che ci aiutano nella pianificazione e nella preparazione scientifica”.
L’esperimento Tianlai
L’esperimento Tianlai, il cui nome significa “suono celeste” in cinese, è un progetto ambizioso volto a esplorare la mappatura dell’Universo attraverso la tecnica dell’intensità dell’idrogeno.
Attualmente, Tianlai è composto da due array distinti:
- Un array cilindrico, con tre riflettori cilindrici e un totale di 96 ricevitori.
- Un array di piatti, costituito da 16 piatti di sei metri di diametro ciascuno.
Sebbene siano di dimensioni relativamente modeste rispetto ai telescopi su larga scala come il cinese FAST o il futuro Square Kilometre Array (SKA), questi array svolgono un ruolo cruciale nei test di tecnologie avanzate.
L’obiettivo principale di Tianlai è rilevare il segnale a 21 cm emesso dagli atomi di idrogeno, il gas più abbondante nell’Universo, per mappare la distribuzione tridimensionale della materia su larga scala. Questo segnale, a causa dell’espansione dell’Universo, è soggetto al redshift, un allungamento della lunghezza d’onda che ne rende difficile la rilevazione.
Riuscire a identificarlo offre una finestra privilegiata sulla storia cosmica, inclusa la comprensione dell’energia oscura attraverso lo studio delle oscillazioni acustiche barioniche (così come fa il telescopio europeo Euclid).
Il ruolo di Tianlai per SKA
Tianlai funzionerà come un precursore tecnologico per SKA, permettendo di sperimentare tecniche di elaborazione dati, strumenti e metodologie che verranno poi applicati ai telescopi dello Square Kilometre Array. Uno degli aspetti più significativi è la mappatura dell’intensità dell’idrogeno a 21 cm: una tecnica complessa che, una volta perfezionata, sarà fondamentale per esplorare le grandi strutture cosmiche.
Il capo scienziato dell’esperimento, il prof. Xuelei Chen, ha sottolineato che testare queste tecniche in situazioni reali permette di individuare problemi concreti che difficilmente possono essere previsti da simulazioni teoriche.
Inoltre, il grande campo visivo di Tianlai è utile anche per altri studi correlati a SKAO, come la ricerca di lampi radio veloci (FRB), un fenomeno ancora poco compreso. Le capacità di Tianlai, che saranno presto potenziate con l’aggiunta di tre nuove antenne cilindriche, lo rendono uno strumento prezioso non solo per migliorare la mappatura del cielo, ma anche per affinare le tecnologie che SKA utilizzerà in futuro, garantendo così un vantaggio competitivo nella caccia a segnali cosmici elusivi.
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