La foto mostra la cartridge di uno dei ricevitori della Banda 2 di Alma. Nello schema a destra, una descrizione delle parti della cartridge. I ricevitori di Banda 2 captano segnali dall’universo con frequenze comprese tra 67 e 116 GHz. Crediti: Nova/Eso (foto), Stefano Rini/Inaf (schema)
Un gruppo internazionale di astronomi e ingegneri di Alma (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), di cui l’Eso è partner, ha effettuato le prime misure con nuovi ricevitori installati sulle antenne Alma. I ricevitori consentono ad Alma di osservare su tutto l’intervallo di frequenza finale – con lunghezze d’onda comprese tra 2,6 e 4,5 millimetri (67-116 GHz) – del progetto completo. La cosiddetta Banda 2 apre una nuova finestra sulle nostre origini cosmiche, consentendo misure che rivelano come si formano stelle e galassie lontane, fino alle origini dei pianeti e ai mattoni della vita.
Alma, situato sull’altopiano di Chajnantor in Cile, è costituito da un totale di 66 antenne, ciascuna dotata di un arsenale di ricevitori molto sensibili. Ogni tipo di ricevitore osserva all’interno di una particolare banda, o intervallo di lunghezze d’onda, nella regione submillimetrica/millimetrica dello spettro elettromagnetico. In totale le varie bande coprono una finestra da 0,3 a 8,6 millimetri (da 950 a 35 GHz; bande da 10 a 1, rispettivamente). La Banda 2 apre una finestra completamente nuova a 67-84 GHz, ampliando al contempo la larghezza di banda disponibile nell’intervallo di frequenze 84-116 GHz, coperto anche dalla Banda 3.
Il primo ricevitore di Banda 2 in pre-produzione era stato installato e verificato con successo su un’antenna Alma all’inizio di quest’anno. Di questi ricevitori di Banda 2 in pre-produzione ne sono ora stati installati un secondo e un terzo su altre due antenne di Alma, consentendo la vera interferometria: misurare il modello di frange che risulta dalla correlazione di più segnali da un oggetto astronomico brillante. Questa pietra miliare delle “prime frange” significa che gli astronomi sono riusciti per la prima volta a combinare i segnali in Banda 2 provenienti da più antenne. Con l’aggiornamento di ulteriori antenne Alma con ricevitori di Banda 2, la quantità di dettagli e il livello di sensibilità miglioreranno, consentendo osservazioni sempre più precise del nostro universo.
Il criostato di una delle 66 antenne di Alma completa – per la prima volta – di tutti e dieci i ricevitori. I ricevitori captano i segnali provenienti dallo spazio in bande di frequenza specifiche, che coprono una finestra da 950 a 35 GHz, e sono conservati in un criostato che li raffredda a temperature fino a -269 °C. Con l’installazione dei ricevitori di Banda 2 le antenne di Alma potranno osservare nell’intervallo di frequenze finale (da 67 a 116 GHz) per cui è stato progettato l’array. Crediti: S. Otarola/Jao/Eso
La Banda 2 di Alma consentirà importanti misure del mezzo interstellare freddo, la miscela di polvere e gas molecolare che si trova nello spazio tra le stelle e alimenta la formazione stellare. Inoltre, Alma sarà in grado di studiare le proprietà della polvere e delle molecole negli oggetti celesti, dai dischi di formazione planetaria alle galassie lontane, a un livello di dettaglio mai raggiunto prima.
Più vicino a noi, i nuovi ricevitori consentiranno l’osservazione di molecole organiche complesse nelle galassie vicine, fornendo indizi su come si creano le condizioni per l’inizio della vita. Inoltre, la Banda 2 sarà fondamentale per aiutare gli astronomi a capire meglio come si formano i pianeti, sondando la “linea della neve” del monossido di carbonio, quella zona nei dischi di formazione dei pianeti sufficientemente lontana dalla stella centrale da permettere la condensazione del gas.
Lo sviluppo della Banda 2 è stato guidato dall’Eso e ha incluso partner come l’Osservatorio astronomico nazionale del Giappone (Naoj), l’Università del Cile, diversi istituti europei e l’industria. La produzione delle prime cartucce di ricevitore è stata poi effettuata da un consorzio composto da Nova (Netherlands Research School for Astronomy), da Gard (il gruppo Advanced Receiver Development dell’Osservatorio spaziale di Onsala), dalla Chalmers University, in Svezia, e dall’Inaf, l’Istituto nazionale di astrofisica italiano, in collaborazione con Naoj.
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«Abbiamo iniziato quest’avventura più di dieci anni fa con i primi studi di fattibilità e poi di sviluppo dei primi prototipi del ricevitore e dei suoi componenti – studi dove l’Inaf ha avuto un ruolo fondamentale», ricorda a Media Inaf Fabrizio Villa, ricercatore all’Istituto nazionale di astrofisica, responsabile del laboratorio CryoWaves e, per l’Italia, dello sviluppo tecnologico della Banda 2 di Alma. «Grazie alle ricerche e ai test effettuati nei laboratori dell’Inaf di Bologna e dell’Inaf di Arcetri siamo riusciti a dimostrare la reale fattibilità di costruzione della Banda 2 per Alma. Portando in seguito la nostra esperienza all’interno del consorzio di produzione, siamo arrivati a questa importante tappa della “prima luce interferometrica” della Banda 2, tappa che racchiude tutto il lavoro e l’impegno di anni di ricerche sperimentali al fine di ottenere ricevitori in linea con i requisiti di performance imposti dall’Osservatorio Alma».
Adesso il gruppo si dedicherà a ottimizzare le prestazioni dei ricevitori di pre-produzione e quindi della produzione completa dei restanti ricevitori per l’installazione su tutte le 66 antenne, inaugurando una nuova era di osservazioni per Alma. Insieme agli aggiornamenti complementari di Alma pianificati intorno al 2030, l’installazione della Banda 2 consentirà una larghezza di banda istantanea oltre quattro volte superiore a quella che può raggiungere la maggior parte degli attuali ricevitori Alma, aumentando notevolmente la velocità di osservazione.
Fonte: comunicato stampa Eso
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