Riuscire a catturare l’immagine di un moscerino di passaggio vicino a un potente faro posto a qualche chilometro di distanza? Non è possibile, direte voi! E invece oggi lo è. Come? Il primo passo è riuscire a eliminare dall’immagine la luce accecante del faro, il secondo è ottenere un contrasto così alto da riuscire a rilevare il moscerino.
Così gli astronomi otterranno delle immagini dirette dei pianeti orbitanti attorno a stelle diverse dal nostro sole.
Sono oltre mille gli esopianeti fino a oggi rilevati ma, a parte una manciata di casi, sempre con metodi indiretti, misurando cioè gli effetti che la loro presenza ha sulla luminosità e sul moto delle stelle ospiti.
Con SPHERE la rilevazione sarà invece diretta perché sarà raccolta la luce proveniente dal pianeta stesso e risolta da quella della sua stella.
Per riuscire a fare questo molta innovazione e molto lavoro per gli 11 istituti coinvolti appartenenti a 5 diversi paesi europei tra cui l’Istituto Nazionale di Astrofisica.
In particolare l’Osservatorio Astronomico di Padova ha un ruolo importantissimo perché ha sviluppato molta parte del software nonchè uno dei tre sistemi di analisi della luce che sono stati smontati e impacchettati in questi giorni per essere spediti alla loro destinazione finale: La Silla in Chile.
Tutto questo è potuto avvenire solo dopo che, il 20 Dicembre scorso, SPHERE ha ricevuto la Preliminary Acceptance in Europe (PAE), una delle principali milestone di qualsiasi progetto in cui sia coinvolto ESO.
Layout dell’intero SPHERE, in trasparenza lo strumento IFS
SPHERE è uno strumento altamente complesso che combina l’ottica adattiva di estrema precisione con la coronografia, tecnica che permette di eliminare la luce diffusa della stella, e con l’analisi differenziale, tecnica che permette di sottrarre la luce della stella da quella combinata di stella e pianeta.
“L’INAF e l’Osservatorio di Padova hanno investito molto su SPHERE per realizzare lo spettrografo a campo integrale, IFS (Integral Field Spectrometer)” – ci dice Riccardo Claudi (OAPd) PM della parte INAF – “Abbiamo persino inventato un nuovo schema di unità a campo integrale, ossia un sistema di lenti, che abbiamo chiamato BIGRE, e che è particolarmente adatto per strumenti ad alto contrasto come SPHERE.”
Ma, per analizzare correttamente la luce non serve solo un perfetto sistema di ottica ed elettronica, è necessario anche avere un software che sia sviluppato ad hoc per lo scopo. Anche questo sforzo è stato compiuto dai ricercatori e tecnologi dell’INAF di Padova.
Abbiamo chiesto a Daniela Fantinel (OAPd) , astronoma, in cosa è consistito il loro lavoro in questo senso: “IFS non è uno strumento a sé stante, ma un sottosistema di uno strumento più complesso, le cui varie parti sono state sviluppate e costruite da team diversi. Per tutti i progetti di questo tipo il software di controllo che acquisisce le immagini, fa il monitoraggio dei sensori e gestisce gli errori deve sottostare a standard ben precisi. Lo strumento poi va montato al telescopio, col quale deve comunicare e, una volta in funzione, usato e gestito da persone diverse da quelle cha hanno scritto il codice originale. Deve essere inoltre integrato nel software VLT fornito da ESO e sviluppato dagli informatici della sede tedesca. Questo garantisce uniformità con gli altri strumenti, perfetta integrabilità col telescopio e facile manutenzione. A Padova, sotto la guida di Andrea Baruffolo (OAPd), si è quindi lavorato come responsabili del software per tutto lo strumento SPHERE, scrivendo anche il codice generale e si è poi sviluppata la parte specifica di IFS.
Siamo stati all’Institut de Planétologie et d’Astrophysique di Grenoble, in Francia dove SPHERE è stato assemblato e testato fin dal 2009 all’interno della camera bianca dell’istituto.
httpvh://youtu.be/s9fcDiraikU
Da fine gennaio a fine marzo SPHERE verrà rimontato sulla terza delle quattro unità costituenti il Very Large Telescope, denominata MELIPAL, che in lingua Mapuche significa Croce del Sud.
Primo passo: rimozione dei pannelli esterni di IFS
Lo smontaggio è una fase delle più delicate perché tutto deve essere catalogato e sistemato in modo tale che poi, una volta arrivato a destinazione, non vi siano brutte sorprese. Come spesso accade qualche imprevisto c’è sempre. I ricercatori e tecnici padovani al lavoro hanno avuto infatti due momenti critici, il primo quando non riuscivano a riporre correttamente un elemento ottico nella valigetta e un secondo quando una delle scatole d’imballaggio originale sembrava sparita nel nulla. Ma alla fine smontando correttamente il componente e sguinzagliando il “grande capo” (Jaen–Luc Bezuit – vedi intervista) alla ricerca della scatola scomparsa tutto è andato a buon fine.
Banco ottico dove sono mantati tutti gli strumenti e l’elettronica SPHERE
Parte dello strumento ora è già in viaggio nell’oceano, il resto partirà nei prossimi giorni. L’ultimo a essere smontato sarà il grande tavolo ottico, visibile ormai quasi vuoto nell’immagine a fianco. Ci vorranno due mesi almeno per rimontare tutto quanto. La prima luce di SPHERE è sperabilmente prevista per metà maggio!
“Ora ci aspettiamo molto dall’uso scientifico di questo strumento” – dice Raffaele Gratton (OAPd) scienziato dello strumento – “Sono 260 le notti di tempo garantito che il consorzio di SPHERE ha deciso di usare per un unico grande lavoro di survey. Secondo le nostre stime, SPHERE permetterà di rivelare e caratterizzare una ventina di pianeti, più che raddoppiando quanti già noti da immagini dirette, e permettendo per la prima volta di esplorare in modo sistematico le regioni esterne dei sistemi planetari, che sono importanti per capire come essi si formino”.
Per ora è tutto, restiamo in attesa della prima luce e auguriamo buon viaggio a SPHERE!
La partecipazione di INAF al top management di SPHERE è stata garantita da Massimo Turatto (OAPd) nel suo ruolo di Co-I di SPHERE coadiuvato in questo da Riccardo Claudi (PM del contributo INAF).
Il contributo di INAF a SPHERE è molteplice. Un primo gruppo, coordinato da Andrea Baruffolo, e costituito Daniela Fantinel, Bernardo Salasnich dell’Osservatorio di Padova e Pietro Bruno dell’osservatorio di Catania si sono occupati dell’implementazione del software di controllo di tutto SPHERE. Un secondo gruppo, coordinato da Riccardo Claudi e costituito da (in ordine alfabetico) Umberto Anselmi (OAPd), Jacopo Antichi (OAPd), Enrico Cascone (OACa), Vincenzo DeCaprio (OACa), Silvano Desidera (OAPd), Giancarlo Farisato (OAPd), Enrico Giro (OAPd), Raffaele Gratton (OAPd), Luigi Lessio (OAPd), Dino Mesa (OAPd), Salvo Scuderi (OACt), hanno progettato e costruito l’IFS, uno dei tre strumenti scientifici di SPHERE. La validazione scientifica dello strumento è stato guidata da Raffaele Gratton (OAPd), scienziato dello strumento, coadiuvato da Riccardo Claudi, Silvano Desidera, coordinatore della NIRSUR (NIR Survey), Dino Mesa e Alice Zurlo.
GLI ISTITUTI COINVOLTI
1 ESO
2 Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, France
3 Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Germany
4 Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, France
5 Observatoire de Genève, Switzerland
6 Laboratoire Lagrange, Nice, France
7 INAF Istituto Nazionale di Astrofisica, Italy
8 Laboratoire d’Etudes Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique, Paris, France
9 Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Switzerland
10 University of Amsterdam, the Netherlands
11 Office National d’Etudes et de Recherches Aérospatiales, Châtillon, France
12 Stichting ASTRonomisch Onderzoek in Nederland, the Netherlands