Presentato un progetto per ricostruire il radiotelescopio di Arecibo

Il radiotelescopio di Arecibo è stato uno strumento straordinario per gli astronomi. Costruito nei primi anni ’60, aveva una parabola larga oltre 300 metri ed era in grado sia di ricevere che di trasmettere segnali radio.

Il radiotelescopio di Arecibo ha fatto la mappatura radar degli asteroidi vicini alla Terra, Venere e la Luna, ha scoperto l’acqua nelle regioni polari di Mercurio, ha cercato civiltà aliene e ha persino inviato un messaggio radio verso un ammasso globulare a 25.000 anni luce di distanza. Quindi, quando è crollato nel 2020, molti astronomi si sono chiesti se potesse essere ricostruito.

Anche ignorando le difficoltà di finanziamento di un progetto di ricostruzione, è improbabile una vera ricostruzione del radiotelescopio di Arecibo. Al momento della sua costruzione era il radiotelescopio più sensibile mai esistito, ma negli ultimi sessant’anni la tecnologia radio è notevolmente progredita.

Anche durante il suo funzionamento, il radiotelescopio di Arecibo aveva alcune limitazioni. Ad esempio, non era veramente orientabile, il che significa che la sua copertura del cielo era limitata. E come telescopio a parabola singola, non era adattabile come i moderni radiotelescopi a matrice. Ma Arecibo era anche molto bravo nell’astronomia radar, cosa che non si può dire di altri telescopi moderni, quindi riempiva una nicchia di osservazione.

Ci sono diverse proposte per sostituire il radiotelescopio di Arecibo con un moderno osservatorio. Una recente proposta ha introdotto un progetto che è per molti versi un piano di compromesso. Cerca di mantenere molti dei vantaggi di una grande parabola singola introducendo il design più flessibile di un radiotelescopio a matrice. Lo chiamano il radiotelescopio di Arecibo di nuova generazione. Lo studio è pubblicato sul server di prestampa arXiv.

Una delle caratteristiche di questo design è sbarazzarsi della parabola unica. Sebbene esistano moderni radiotelescopi a parabola singola, come il radiotelescopio sferico con apertura di cinquecento metri (FAST), sono molto più grandi del progetto originale di 300 metri di Arecibo.

Non è possibile costruire un piatto unico ancora più grande nella sede di Arecibo. Quindi il team propone una serie di 102 antenne da 13 metri. In confronto, l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ha 54 antenne da 12 metri e una dozzina di antenne da 7 metri. Piuttosto che costruire antenne mobili come ALMA, il team propone di disporle in una matrice circolare fissa di 130 metri di diametro. Questo sarebbe meno della metà del diametro del telescopio di Arecibo originale, ma con più di cento ricevitori sarebbe molto più sensibile.

Disponendo i piatti in una tale configurazione, il nuovo design potrebbe funzionare come un piatto unico. La maggior parte dei telescopi ad array raccoglie i dati come piatti individuali, quindi integra i dati attraverso un processo chiamato correlazione. Ciò consente a un array di agire come un’unica parabola virtuale, ma lo fa a un certo costo di sensibilità.

Un altro modo per combinare i dati è chiamato phased array, che integra i dati come se i piatti fossero tutti nello stesso punto. Il metodo phased array perde risoluzione ma guadagna una sensibilità significativa.

Come parte dell’Event Horizon Telescope, che ha effettuato le prime osservazioni dirette dei buchi neri, ALMA è stato configurato come phased array per aumentare la sensibilità complessiva dell’EHT. Attraverso il phased array, questo design agisce come un’unica parabola altamente sensibile, che era uno dei principali punti di forza dell’originale radiotelescopio di Arecibo.

Il design dell’array consentirebbe anche al radiotelescopio di Arecibo di essere orientabile. E sarebbe notevolmente più leggero e più facile da manutenere rispetto al design originale. Le stime indicano che il suo peso complessivo sarebbe circa la metà di quello del Green Bank Telescope, che ha un diametro di soli 100 metri.

È un design interessante, ma in questa fase vengono proposti diversi design interessanti. Il processo dall’idea iniziale al progetto approvato fino alla costruzione sarà lungo e arduo, per non parlare della sfida del finanziamento. Potrebbero passare decenni prima che un nuovo telescopio venga costruito all’Osservatorio di Arecibo. Ma progetti come questo mostrano come gli astronomi sfruttino sia il vecchio che il nuovo e trovino modi sorprendenti per esplorare l’universo più che mai.