RADIOASTRONOMIA

La radioastronomia è lo studio dei fenomeni celesti attraverso la misura delle onde radio emesse da processi fisici che avvengono nello spazio. Le onde radio sono onde elettromagnetiche di lunghezza d’onda molto maggiore rispetto alla luce visibile. Data la debolezza dei segnali astronomici la radioastronomia è effettuata utilizzando grandi antenne radio denominate radiotelescopi, che sono utilizzati singolarmente o combinando i segnali raccolti da più antenne collegate tra di loro, attraverso le tecniche di interferometria radio e la sintesi di apertura.

La radioastronomia è un campo relativamente nuovo della ricerca astronomica, e il suo utilizzoha portato ad alcune delle più importanti scoperte.

La scoperta della radiazione cosmica di fondo, considerata una delle conferme fondamentali della teoria del Big Bang, è stata fatta attraverso la radioastronomia.

Radiotelescopio di Arecibo (Porto Rico)

Onde radio  

In fisica le onde radio o radioonde sono onde elettromagnetiche, appartenenti allo spettro elettromagnetico, nella banda di frequenza compresa tra 0 e 300 GHz ovvero con lunghezza d’onda da 1 mm all’infinito.

Spettro elettromagnetico

Storia

La storia della radioastronomia sperimentale comincia negli anni trenta.  Agli inizi del secolo  le comunicazioni radiofoniche avevano mosso i primi passi e subito si era capito che esse avrebbero rivoluzionato il modo di vivere degli uomini.
A quel tempo fra l’altro, si cercava di comprendere la natura di alcuni tipi di interferenze che disturbavano le comunicazioni transoceaniche.

Presso i “Bell Laboratories”, a Holmdel nel New Jersey,  un giovane ingegnere di nome Karl Jansky  venne incaricato di investigare  sulla  natura  dei  disturbi  nelle comunicazioni  telefoniche. Jansky  realizzò  un rudimentale radiotelescopio, dotato di un’antenna orientabile, sulla  frequenza di 20,5 MHz con l’obiettivo di individuare la natura di quelle interferenze. Operando con questo strumento, Jansky ben presto si accorse che dall’altoparlante del ricevitore, collegato all’antenna, usciva un debole segnale, una sorta di fischio. Sul momento  lo attribuì ad interferenze provenienti dal Sole, ma misure più accurate, effettuate in seguito, mostrarono in modo inequivocabile una periodicità  del  radio segnale  di 23 ore e 56 minuti con un ritardo di 4 minuti rispetto alle canoniche 24 ore giornaliere e ciò escludeva la natura solare del disturbo. Dopo diversi mesi, Jansky intuì che la sorgente responsabile del fischio era al di fuori del Sistema Solare, in direzione della costellazione del Sagittario, in pratica della regione centrale della nostra Galassia. Tuttavia, questa scoperta, pur così importante, passò quasi inosservata salvo il fatto che venne pubblicata sul “New York Times” nel maggio del ’33. In seguito, il nome di Karl Jansky venne associato all’unità di misura del flusso radio, il jansky (Jy), corrispondente a 10-26 W m-2 Hz-1.

Queste prime scoperte furono confermate da Grote Reber nel 1938. Dopo la Seconda guerra mondiale furono fatti sostanziali miglioramenti nella tecnologia radioastronomica da astronomi europei ed americani. Il campo della radioastronomia cominciò a fiorire.

La scoperta delle pulsar o stelle a neutroni

Nella seconda metà degli anni 60, un gruppo di radioastronomi dell’Università di Cambridge si occupò dello studio matematico nello scintillio delle radiosorgenti nello spazio interplanetario. In particolare uno di loro, Jocelyn Bell, dimostrò che nei suoi grafici apparivano dei deboli segnali separati da intervalli di tempo di 1,3 secondi, che riconobbe non dovuti ad interferenze o ad instabilità dei recettori utilizzati. Durante l’installazione di un’antenna aveva, infatti, scorso una piccola traccia sulla registrazione stampata e, grazie a successive osservazioni, riuscì a misurare un segnale straordinariamente periodico, che proveniva sempre dalla stessa regione del cielo. Ripetute più volte quelle osservazioni, il gruppo dei radioastronomi stabilì che quelle emissioni pervenivano da un oggetto astronomico di natura fino allora sconosciuto. Dopo averne scoperto altri, furono denominati PULSAR (dall’inglese pulsating radio source) .

Non fu facile spiegare la natura delle pulsar. La caratteristica osservata di quest’oggetto era l’emissione d’impulsi di periodo brevissimo che imponeva che si trattasse di un oggetto di piccolo volume e di grande massa e regolarità sorprendente, e proprio quest’ultima caratteristica favoriva i modelli basati sulla rotazione dell’oggetto emettitore.

Da quando la prima pulsar è stata scoperta nel 1967 da Bell e Anthony Hewish nell’osservatorio radio astronomico di Cambridge, gli astrofisici hanno ottenuto molte più informazioni su questi oggetti inusuali. Numerose radio pulsar sono state scoperte attraverso telescopi ottici, a raggi X e raggi gamma.

Pulsar

Oggi sappiamo che le pulsar sono ciò che resta di grandi e vecchie stelle, le supergiganti rosse, che giunte alla fine della loro vita sono esplose violentemente lasciando un resto superdenso chiamato “stella di neutroni”.

Ma questa è solo una delle tante storie rivelate dalla radioastronomia.

Giorgia Rota e Elena Chioda,
studentesse del liceo scientifico Lorenzo Mascheroni (Bergamo),
in alternanza scuola-lavoro presso il Parco Astronomico “La Torre del Sole”

 

Vi invitiamo ad approfondire questo tema partecipando alla conferenza di giovedì 28 gennaio ore 21.00 presso la Sala Conferenze della Torre del Sole:

“VISIONI E SUONI DELLA RADIOASTRONOMIA”

Relatore: Andrea Possenti – Astrofisico

INAF – Osservatorio Astronomico di Cagliari

Ingresso: €3,00