Il radiotelescopio SKA-Mid, in costruzione in Sudafrica, ha completato con successo i primi test che dimostrano il corretto funzionamento del sistema. Due delle sue antenne hanno osservato insieme una sorgente radio distante miliardi di anni luce, lavorando in modo coordinato come un unico strumento grazie alla tecnica dell’interferometria.
Questo è il primo passo concreto verso la piena operatività del telescopio, che fa parte dello Square Kilometre Array (SKA). SKA sarà il più grande radiotelescopio mai costruito, comprensivo di due siti, SKA-Low in Australia e SKA-Mid in Sudafrica.
Il risultato ottenuto con SKA-Mid indica che il sistema sta funzionando come un vero interferometro, cioè che segnali ricevuti da due antenne distinte possono essere combinati correttamente per osservare il cielo come se fossero un unico grande telescopio.
Che cos’è SKA?
Il progetto SKA nasce con l’obiettivo di costruire l’osservatorio radioastronomico più potente mai realizzato, distribuito tra Sudafrica e Australia. La sua caratteristica principale è la capacità di combinare migliaia di antenne sparse su vaste aree geografiche per ottenere una risoluzione e una sensibilità estremamente elevate.
Questo è possibile grazie alla tecnica dell’interferometria, che sfrutta il principio per cui più ricevitori, lavorando insieme, possono simulare un solo grande telescopio con un diametro pari alla distanza massima tra gli elementi dell’array.
La rete SKA‑Mid si concentrerà sulle frequenze medie della banda radio, utili per studiare fenomeni come la formazione delle galassie, l’evoluzione delle grandi strutture cosmiche e la natura della materia oscura ed energia oscura. SKA‑Low opererà invece alle frequenze più basse, aprendo una finestra sul cosmo primordiale, inclusa la possibilità di osservare l’idrogeno neutro nei primi miliardi di anni dopo il Big Bang.
L’avanzamento delle costruzioni non è lineare, ma procede per fasi. Prima si montano le infrastrutture, poi si installano i ricevitori, si collegano tutti i cavi e la fibra ottica. Infine, si integra il software di controllo e di elaborazione dati. Per ogni step ci sono test tecnici e verifiche, e questo eseguito con SKA-Mid era un test molto importante.
Il test di SKA-Mid
Il test è stato svolto utilizzando due delle antenne da 15 metri di diametro già installate, osservando una radio galassia a circa 2.6 miliardi di anni luce di distanza. Scegliendo una sorgente ben conosciuta, i tecnici hanno potuto confrontare l’osservazione reale con le aspettative teoriche e verificare che l’apparato, dalle antenne ai sistemi di sincronizzazione, passando per i ricevitori e il correlatore, stia lavorando come previsto.
Il responsabile di SKA‑Mid ha sottolineato che raggiungere le fringes, le frange d’interferenza, non è semplice: richiede che ogni componente dell’intero sistema sia sincronizzato fino a una precisione di miliardesimi di secondo.
Infatti, i segnali arrivano con lievissime differenze nei tempi di arrivo e vanno allineati digitalmente per poterli sommare e ottenere un’immagine coerente del cielo. Il fatto che sia riuscito con due antenne è il primo segnale concreto che l’intero sistema di controllo, timing, raffreddamento dei ricevitori (fino a ‑250 °C) e processamento dati funziona come previsto.
I prossimi passi per SKA
Al momento sul sito in Sudafrica sono montate 7 antenne, con altre 12 in arrivo dalla Cina. Una volta completata, l’array conterà 197 antenne, incluse quelle già operative del radiotelescopio MeerKAT.
Ora il passo successivo per SKA-Mid è combinare quattro antenne per produrre la prima immagine radio vera e propria dell’array. Questo sarà un momento molto importante, perché permetterà al telescopio di passare da strumento in test a strumento in grado di fare osservazioni scientifiche utili.
Nel frattempo, SKA‑Low in Australia continua ad espandersi: qui sono già state installate 70 stazioni da 256 antenne ognuna a bassa frequenza. Nel 2024, con versioni preliminari dell’intero sistema (4 stazioni connesse, 1024 antenne in tutto) è stata ottenuta la prima immagine pubblica, anche se con una frazione molto piccola dell’array finale previsto (meno dell’1% del sistema completo). Nel 2027 sono attualmente previsti i primi test di verifica per l’inizio delle operazioni scientifiche.
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