Osservare l’Universo con più dettaglio senza costruire telescopi più grandi: è questo il risultato ottenuto da un team dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), che ha dimostrato per la prima volta una tecnica capace di superare uno dei limiti più noti dell’osservazione astronomica, il cosiddetto limite di diffrazione. Il test è stato realizzato con il Sardinia Radio Telescope (SRT), un radiotelescopio da 64 metri situato in Sardegna.
In condizioni normali, la capacità di un telescopio di distinguere dettagli molto piccoli dipende direttamente dalla sua dimensione: più è grande lo specchio (o la parabola), più alta è la risoluzione. Questo vincolo fisico, legato alla diffrazione delle onde elettromagnetiche, è stato per decenni considerato un limite pratico difficilmente superabile.
Il lavoro del team INAF dimostra invece che è possibile aggirarlo. Senza modificare il diametro del telescopio, i ricercatori sono riusciti ad aumentare artificialmente il potere risolutivo dello strumento. In altre parole, il telescopio può “vedere” dettagli più fini, come se fosse più grande.
Questa tecnica, chiamata super-risoluzione, comporta una riduzione della sensibilità, ma il compromesso è considerato accettabile. Il vantaggio è importante: ottenere prestazioni migliori senza affrontare i costi e la complessità della costruzione di nuove grandi infrastrutture.
Come è stato possibile ottenere immagini più dettagliate?
Il risultato è stato possibile grazie a una caratteristica unica del Sardinia Radio Telescope: la sua superficie attiva. La parabola del radiotelescopio è composta da centinaia di pannelli mobili, che possono essere regolati con grande precisione.
Sfruttando questo sistema, i ricercatori hanno modificato il modo in cui il telescopio riceve le onde radio provenienti dallo spazio. In pratica, hanno programmato la superficie per imitare una configurazione teorica proposta nel 1952 dal fisico italiano Giuliano Toraldo di Francia.
Questa configurazione, basata su strutture concentriche chiamate “pupille di Toraldo”, permette di restringere il fascio di onde raccolte dal telescopio. Un fascio più stretto significa una maggiore capacità di distinguere dettagli ravvicinati nel cielo.
Applicando questo principio a SRT, il team è riuscito a ottenere una risoluzione superiore a quella prevista dal limite classico, dimostrando che la tecnica può funzionare anche in condizioni reali di osservazione.
Nell’immagine qui sotto, vediamo delle mappe radio del resto di supernova Cassiopeia A. Il pannello a sinistra mostra l’immagine ottenuta con la modalità di osservazione standard, mentre il pannello centrale rappresenta l’immagine elaborata ottenuta con la nuova modalità di osservazione a super-risoluzione. Per confronto, il pannello a destra mostra un’immagine d’archivio ottenuta con un interferometro radio (Very Large Array), a una risoluzione angolare paragonabile a quella della modalità a super-risoluzione di SRT. Sia la mappa dell’interferometro sia la nuova mappa di SRT mostrano dettagli della sorgente non visibili nell’immagine standard di SRT.
Un nuovo approccio per la radioastronomia
Fino a oggi, migliorare la risoluzione dei radiotelescopi significava costruire antenne più grandi o collegarne molte insieme, in sistemi complessi di antenne detti array. Entrambe le soluzioni richiedono investimenti elevati e infrastrutture avanzate.
La super-risoluzione offre un’alternativa più semplice: migliorare le prestazioni di strumenti già esistenti. Questo approccio può essere applicato anche ad altre antenne dell’INAF, come quelle di Medicina e Noto, permettendo di aumentarne le capacità senza modificarne la struttura.
Il risultato ottenuto con il Sardinia Radio Telescope si inserisce oggi in una fase di evoluzione della radioastronomia, in cui nuove tecnologie stanno cambiando il modo di osservare il cielo. Tecniche come il controllo del fronte d’onda e l’uso di materiali avanzati stanno affiancando i metodi tradizionali, aprendo la strada a strumenti più flessibili ed efficienti.
L’articolo che descrive i risultati è stato pubblicato sulla rivista Experimental Astronomy ed è reperibile qui.
