L’Inaf sta sviluppando reticoli di diffrazione olografici per aumentare le prestazioni degli spettrografi. Crediti: Alessio Zanutta
Per studiare le proprietà fisiche della materia celeste gli astronomi si avvalgono della spettroscopia, una tecnica che, attraverso il fenomeno ottico della diffrazione, scompone il fascio di luce proveniente dalle profondità cosmiche nel ventaglio di frequenze da cui è costituito. Un effetto che si verifica naturalmente nell’arcobaleno, che è sostanzialmente lo spettro della luce solare diffratta dalle goccioline d’acqua.
Nei telescopi, per ottenere gli spettri delle sorgenti celesti si usano prismi o, ancor meglio, reticoli di diffrazione, nei quali la scomposizione della luce è ottenuta mediante una struttura a linee parallele con distanze confrontabili alla lunghezza d’onda della luce stessa. Un nuovo studio teorico di fattibilità, recentemente pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e realizzato dal gruppo di ricerca dell’Osservatorio astronomico Inaf di Brera coordinato da Andrea Bianco, ha ora trovato la via per realizzare reticoli di diffrazione multiplexing molto efficienti.
«I reticoli di diffrazione multiplexing consentono di immagazzinare, in un unico sottile strato olografico, molteplici elementi disperdenti, creando complessivamente spettri plurimi in diverse bande spettrali, tutto durante un’unica osservazione», commenta a Media Inaf Alessio Zanutta, primo autore dello studio realizzato nella sede di Merate dell’Osservatorio, in provincia di Lecco, dove è stata già avviata la produzione di un prototipo del nuovo reticolo multiplexing.
«È un reticolo che si pone a metà tra i reticoli tradizionali e quelli di tipo échelle ad altissima risoluzione», spiega Zanutta. «Questi ultimi producono molti più spettri ma hanno esigenze progettuali e realizzative molto elevate, mentre i reticoli multiplexing hanno il vantaggio di fornire alte prestazioni semplicemente mediante un banale upgrade, senza modificare lo spettrografo».
Alessio Zanutta
I nuovi reticoli olografici permetteranno di ottenere, con i limiti tecnologici attuali, fino a 3 volte il numero di spettri normalmente ricavabili in una singola esposizione, con un aumento notevole della produttività scientifica soprattutto per le osservazioni di oggetti lontani, che richiedono ore di esposizione.
L’idea di sovrapporre diversi reticoli non è nuova, sottolineano gli autori dello studio, ma solo di recente è stato possibile completare il salto tecnologico necessario alla concreta realizzazione di questi elementi disperdenti, grazie allo studio di nuovi materiali olografici fotopolimerici per astronomia, prodotti dalla Covestro di Leverkusen, in Germania.
«L’industria produce materiali fotosensibili, che sono come delle pellicole fotografiche, all’interno delle quali noi registriamo i nostri ologrammi, i nostri reticoli di diffrazione. Con loro c’è stata una forte collaborazione per migliorare il materiale in funzione delle particolari richieste dell’astronomia, perché normalmente questi materiali vengono prodotti per scopi più ludici e d’intrattenimento, con esigenze meno stringenti», conclude Zanutta.
I ricercatori sperano di potere presto provare dal vivo la nuova tecnologia, prima all’Osservatorio di Asiago dell’Inaf e poi su un grande telescopio, come il GranTeCan, il riflettore spagnolo da 10 metri alle Canarie.
Per saperne di più:
- Leggi l’anteprima dell’articolo pubblicato su Mnras “Spectral multiplexing using stacked VPHGs – Part I”, di A. Zanutta, M. Landoni, M. Riva e A. Bianco