Il 30 Gennaio è entrato in funzione il più grande telescopio solare al mondo: il DKIST

È un grande momento per la fisica solare. Sull’isola di Maui (Hawaii), è appena entrato in funzione il più grande telescopio solare al mondo DKIST e il National Solar Obsercvatory (NSO) ha pubblicato le prime spettacolari immagini. Esse mostrano nei minimi dettagli la superficie del Sole, con una risoluzione mai raggiunta prima. In particolare sono ben visibili i dettagli dei cosiddetti granuli, che appaiono come delle celle chiare calde al centro e scure e più fredde ai bordi. Le dimensioni dei granuli sono paragonabili all’area della Francia. Essi si formano grazie al fenomeno della convezione, attraverso il quale si creano dei moti circolatori dove il gas incandescente più caldo e più leggero risale in superficie al centro del granulo per poi ridiscendere ai bordi del granulo dopo essersi raffreddato per irraggiamento. Una situazione analoga si crea in una pentola d’acqua che viene portata a ebollizione.
L’IRSOL collabora con il Leibniz-Institut for Solr Physics (KIS)di Freiburg alla costruzione del Visible Tunable Filter (VTF) da installare al telescopio DKIST. Questo strumento permetterà di ottenere delle immagini spettro-polarimetriche con una risoluzione mai raggiunta prima. Ciò darà la possibilità ai ricercatori di studiare i dettagli del campo magnetico solare, principale artefice dell’attività solare e dei vari fenomeni eruttivi, che possono raggiungere anche la Terra sotto forma di tempeste solari. Le osservazioni del DKIST saranno un importante banco di prova che permetterà di validare le simulazioni e i modelli teorici che vengono sviluppati all’IRSOL in collaborazione con l’Istituto di Scienze Computazionali dell’Università della Svizzera italiana (USI) e il Centro Svizzero di Calcolo Scientifico (CSCS).
Le prime immagini prodotte dall’Inouye Solar Telescope mostrano la superficie solare in incredibile dettaglio, a una risoluzione mai raggiunta prima. Le osservazioni rivelano un complesso motivo disegnato dal plasma “in ebollizione” che ricopre l’intera fotosfera. Le componenti elementari di questo schema ripetuto sono celle convettive, ciascuna di dimensioni di circa 1’000 chilometri, prodotte dai violenti moti di plasma che trasportano energia dall’interno del Sole alla sua superficie. Il plasma caldo sale al centro di queste celle, chiamate granuli, raffreddandosi ed espandendosi durante la risalita, per poi ridiscendere verso l’interno in “corridoi” di plasma più freddi posizionati al bordo dei granuli, che appare meno luminoso a causa della temperatura più bassa. “Fin dal primo momento in cui la National Science Foundation (Nsf) ha cominciato a lavorare a questo telescopio, abbiamo atteso queste immagini e questi video con grande trepidazione”, commenta France Córdova, direttrice della Nsf, l’agenzia di ricerca statunitense che ha finanziato il progetto. “Ora siamo finalmente in grado di poterle condividere e rappresentano le osservazioni più dettagliate mai ottenute finora. L’Inouye Solar Telescope ci fornirà mappe del campo magnetico nella corona, la parte dell’atmosfera solare dove si sviluppano le esplosioni che possono avere ripercussioni sulla Terra. Questo telescopio migliorerà la nostra comprensione delle cause dello space weather e ci permetterà di fare previsioni più accurate delle possibili tempeste solari”. L’attività solare è infatti responsabile del cosiddetto space waether (“meteorologia spaziale”), ovvero variazioni delle condizioni dello spazio interplanetario che possono avere ripercussioni sulla Terra. Oltre alla radiazione, il Sole emette costantemente anche un flusso di materia, chiamato vento solare, che si propaga verso gli estremi del nostro sistema planetario. Di fatto, la Terra e i suoi abitanti vivono immersi nell’atmosfera di una stella; tuttavia, molti meccanismi fondamentali operanti nell’atmosfera solare rimangono ancora oscuri. “Ci manca ancora una buona comprensione della fisica sottostante al meteo spaziale, governato dal Sole e che sarà oggetto di studio dell’Inouye Solar Telescope per i prossimi decenni”, conferma Matt Mountain, presidente di Aura (Association of Universities for Research in Astronomy), l’ente che gestisce l’Inouye Solar Telescope. “In questo campo le nostre previsioni sono a livello di quelle per il meteo terrestre di 50 anni fa, o anche prima”. Sulla superficie del Sole i campi magnetici vengono continuamente spinti e aggrovigliati dai moti del plasma. Riuscire a descrivere in dettaglio la complessa topologia magnetica che ne risulta è una parte importante delle caratteristiche che rendono l’Inouye Solar Telescope uno telescopio davvero unico.
Per riuscire a soddisfare i requisiti scientifici, il telescopio possiede molte caratteristiche innovative. Costruito da Nsf/Nso e gestito da Aura, l’Inouye Solar Telescope combina uno specchio primario da 4 metri con condizioni uniche di trasparenza e stabilità del cielo, indispensabili anche per l’osservazione diurna. La luce solare focalizzata nel fuoco primario del telescopio ammonta a ben 13 kilowatt; questo genera una quantità enorme di calore, che deve essere disperso o assorbito da elementi appositi per non compromettere il telescopio stesso e la qualità degli elementi ottici a valle dello specchio, che a loro volta determinano la qualità delle immagini prodotte. Un sistema di raffreddamento estremamente complesso assolve a questo compito, con oltre 10 chlometri di tubature che fanno circolare un liquido raffreddante attraverso tutta la struttura; il liquido stesso viene raffreddato continuamente tramite ghiaccio che viene prodotto in loco durante la notte.
La cupola che racchiude il telescopio è ricoperta di sottili piastre isolanti, che stabilizzano la temperatura intorno al telescopio stesso, coadiuvate da “persiane” nella cupola stessa, che forniscono ombra e aiutano la circolazione dell’aria. Il cosiddetto heat-stop (“blocca calore”), una sorta di ciambella metallica high-techassorbe la gran parte dell’energia solare concentrata nel fuoco primario del telescopio, lasciando passare solo una piccola porzione dell’immagine del disco solare, che viene poi trasmessa alle ottiche successive e finalmente raccolta dagli strumenti scientifici.
Il telescopio usa un sistema di ottica adattiva, il più avanzato mai realizzato per osservazioni solari, che permette di compensare gran parte dell’effetto di sfocatura introdotto dall’atmosfera terrestre. Inoltre, il disegno ottico “fuori-asse” del telescopio permette di minimizzare la luce diffusa dal sistema ottico, una caratteristica estremamente importante per poter osservare da Terra la corona solare, che nell’intervallo di luce visibile e nel vicino infrarosso risulta estremamente debole, circa 10 mila volte più tenue della luce del disco. “Durante i prossimi 6 mesi, il team di scienziati, ingegneri, tecnici dell’Inouye Solar Telescope continuerà il programma di test e collaudo del telescopio e dei suoi strumenti in modo da prepararlo per l’uso da parte della comunità scientifica internazionale. L’Inouye Solar Telescope raccoglierà più dati del Sole durante i suoi primi 5 anni di operazione di tutto quanto raccolto finora, a partire da quando, nel 1612, Galileo per primo puntò il suo telescopio verso il Sole”.