Apertura dell’endoscopio a specchio liquido in India

Un telescopio unico che focalizza la luce con una ciotola di mercurio liquido che ruota lentamente anziché uno specchio solido apre gli occhi al cielo sopra l’India. Tali telescopi sono stati costruiti in precedenza, ma l’International Liquid Mirror Telescope (ILMT) largo 4 metri è il primo grande telescopio costruito per l’astronomia, come una sorta di premio per gli osservatori d’alta quota: il Devastal Prize Observatory di 2.450 metri nel Himalaya.

Mentre gli astronomi devono accontentarsi guardando solo dritto, lo strumento da 2 milioni di dollari, creato da un consorzio di Belgio, Canada e India, è molto più economico dei telescopi a specchio di vetro. A due passi dall’ILMT c’è il Devasthal Optical Steering Telescope (DOT) da 3,6 metri – costruito nello stesso periodo dalla stessa azienda belga – ma per 18 milioni di dollari. “Spesso le cose semplici sono le migliori”, afferma il project manager Jan Sorge dell’Università di Liegi. Alcuni astronomi affermano che gli specchi liquidi sono una tecnologia ideale per un gigantesco telescopio sulla luna risalente all’epoca delle prime stelle dell’universo.

Quando una ciotola di mercurio liquido riflettente viene ruotata, la combinazione di gravità e forza centrifuga costringe il liquido a formare una parabola perfetta, proprio come un tradizionale specchio per telescopio, ma senza il costo della fusione di uno specchio di vetro grezzo e della macinazione della superficie in una parabola, rivestito in alluminio riflettente.

Il sogno di ILMT era originariamente la fine degli anni ’90. La ciotola a forma di piatto contenente mercurio è stata consegnata in India nel 2012, ma la costruzione del contenitore del telescopio è stata ritardata. Quindi i ricercatori hanno scoperto che non avevano abbastanza mercurio. Con più di loro in attesa, la pandemia di COVID-19 ha colpito, rendendo impossibile il viaggio in India. Infine, ad aprile, il team ha mappato 50 litri di ragno di mercurio, creando uno strato equivalente di 3,5 mm di spessore. “Siamo tutti molto felici”, ha detto il membro del team Paul Hickson della University of British Columbia, Vancouver, dopo una gravidanza così lunga.

Lo specchio rotante, guardando dritto verso l’alto, vedrà una macchia di cielo larga quasi quanto la luna piena mentre la rotazione terrestre la spazza attraverso il cielo dal tramonto all’alba. “Accendilo e lascialo andare”, dice Hickson. Gli oggetti appaiono come lunghe righe nell’immagine; I singoli pixel possono quindi essere sommati per creare un’unica lunga esposizione. Poiché il telescopio vede all’incirca la stessa striscia di cielo nelle notti successive, le esposizioni di più notti possono essere sommate per ottenere immagini altamente sensibili di oggetti deboli.

In alternativa, un’immagine di una notte può essere sottratta dalla successiva per vedere cosa è cambiato, rivelando oggetti transitori come supernove e quasar, i nuclei luminosi di galassie lontane che diminuiscono e svaniscono mentre i buchi neri supermassicci divorano la materia. Surdej vuole cercare lenti gravitazionali, dove la gravità di una galassia o di un gruppo di galassie piega la luce di un oggetto lontano come una gigantesca lente d’ingrandimento. Le misurazioni ILMT sensibili della luminosità degli oggetti rivelano le masse dei sistemi di lenti e possono aiutare a stimare il tasso di espansione dell’universo. Uno studio ha suggerito che fino a 50 lenti possono essere visibili nel telaio pneumatico presso l’ILMT.

I telescopi a scansione convenzionali, come lo Zwicky Transit Facility in California e l’imminente Osservatorio Vera C. Rubin in Cile, coprono una porzione molto più ampia del cielo. Ma non è probabile che tornino alla stessa patch ogni notte per cercare modifiche. “Siamo costretti ad avere una nicchia”, dice Hickson. L’ILMT ha la forza aggiuntiva di sedersi accanto al DOT ed è dotato di strumenti in grado di scansionare rapidamente gli oggetti di passaggio che il loro vicino rileva. L’approccio di questo gruppo di indicatori è “più completo e scientificamente più ricco”, ha affermato Dipankar Banerjee, direttore dell’Aryabhata Observation Science Research Institute, che gestisce il Devastal Observatory.

Se l’ILMT avrà successo, Surdej afferma che la tecnologia potrebbe essere ampliata per costruire specchi liquidi molto più grandi sulla Luna, un luogo attraente per i futuri telescopi giganti perché è meno sismicamente attivo della Terra e non ha atmosfera. Sulla Terra, l’effetto Coriolis, che deriva dalla rotazione del pianeta, interromperà il movimento di Mercurio in specchi di dimensioni superiori a 8 metri. Ma la Luna ruota più lentamente, consentendo livelli di liquidi molto più grandi, anche se non Mercurio. È troppo pesante per essere trasportato sulla luna, si congela di notte ed evapora durante il giorno. Ma più di un decennio fa, il pioniere degli specchi liquidi Ermanno Porra della Laval University ha dimostrato che i “liquidi ionici”, che sono sali fusi leggeri e leggermente gelidi, possono resistere alle condizioni lunari e possono essere resi riflettenti con l’argento a bassa inclinazione.

Negli anni 2000, sia la NASA che l’Agenzia spaziale canadese hanno commissionato studi sui telescopi a specchio liquido sulla superficie della luna, ma non sono andati oltre. Gli astronomi sperano che l’attuale interesse per l’esplorazione lunare e per i lanci a basso costo offerti da società spaziali private come SpaceX porti a una rinascita. Nel 2020, un team dell’Università del Texas ad Austin ha proposto l’ultimo grande telescopio, uno specchio liquido di 100 metri che guarderebbe costantemente per anni lo stesso pezzo di cielo da uno dei poli della luna. Un tale gigante potrebbe raccogliere deboli goccioline di fotoni dalle prime stelle per illuminare l’universo, anche prima che esistessero le galassie. Esiste una “nicchia unica per una grande azienda”, afferma Roger Angel, un veterano produttore di specchi dell’Università dell’Arizona. [liquid] Uno specchio al di là di ciò che gli altri possono fare”.