Coelum Astronomia 210 - 2017 - Page 89

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Radiotelescopi sempre più grandi. Perché?

di Jader Monari

Senza dubbio il faraonico progetto del radiotelescopio cinese FAST, così come il grande progetto SKA (Square Kilometer Array), ci dicono come i radioastronomi sappiano pensare in grande. Ma è davvero giustificata una simile corsa alla costruzione di strumenti così grandi e costosi?

Le dimensioni degli strumenti dipendono anche dalla lunghezza d’onda di lavoro e, purtroppo, in questo senso la radioastronomia è un po’ sfortunata. Per raggiungere grandi sensibilità e alti poteri risolutivi si devono costruire grandi strumenti opportunamente distanziati fra loro per applicare il principio della radiointerferometria. In pratica, dunque, più la lunghezza d’onda è “lunga” (o la frequenza è bassa) più gli strumenti devono diventare enormi. Per commentare sulla liceità di simili spese, dirò che anche le ricadute tecnologiche sul quotidiano sono altrettanto grandi. Basti pensare che per SKA sarà necessario cablare in fibre ottiche un continente intero. Un balzo tecnologico epocale, dato che questi sistemi serviranno non solo per trasportare i dati del radiotelescopio, ma anche per uso civile, per collegare università, ospedali, centri urbani… Pensiamo al beneficio che potrà trarne l’intero continente Africano!

Lo stesso ragionamento vale per il Sardinia Radio Telescope (SRT), la parabola da 64 metri

inaugurata nell'ottobre 2013 a nord di Cagliari, in località San Basilio: è attualmente il più moderno e il più performante radiotelescopio europeo. Ci sono volute 3000 tonnellate di acciaio, diecimila saldature, tolleranze di frazioni di millimetro: una specie di incrociatore che deve puntare con la precisione di un microscopio e ruotare meglio di un orologio svizzero. Una sfida incredibile, durata molti anni e alla fine vinta da INAF, ASI, Regione Sardegna e un pool di industrie italiane ed europee. Anche SRT guarderà il cielo profondo, cercando oggetti lontanissimi per capire com’è nato l’Universo o almeno se, quando era ancora molto giovane, avesse già fabbricato stelle e galassie.

Abbiamo così iniziato a fare dei conti più dettagliati.

Per prima cosa dovevamo verificare che un modello cosmologico simile, che prevedesse la materia oscura in forma di buchi neri di 30 masse solari, avesse senso e non desse risultati incompatibili con quello che già sappiamo dell’Universo e della sua evoluzione. Una nuova teoria deve infatti essere coerente con quanto già è noto!

Una volta accertato questo aspetto, bisognava capire se il nostro modello fosse in accordo con le nuove osservazioni e i calcoli del team di LIGO.

Uno dei risultati del run (il periodo di raccolta dati) di LIGO, che ha portato alla rilevazione delle onde gravitazionali, era il numero di eventi che ci si aspetta di vedere. Con i pochi dati a disposizione la precisione non poteva essere elevata, ma una qualche indicazione era possibile e, in particolare, il team di LIGO riportava un valore di 2-50 eventi per gigaparsec cubico (un’unità di volume) all’anno, per buchi neri di circa 30 masse solari.

Calcolare il numero di eventi attesi, invece, nel nostro modello non era semplice. Non c’erano ancora infatti simulazioni al computer adatte per fare una previsione.

Simeon Bird, esperto in simulazioni computerizzate, ha quindi elaborato un modo per capire come predire la distribuzione di buchi neri primordiali, come e quanti sistemi binari si potessero formare, e quanti di questi potessero arrivare alla fusione in un periodo di tempo stabilito, nell’arco della storia del nostro Universo.

Il risultato finale è stato decisamente incoraggiante: i nostri risultati infatti rientravano nel range del “tasso di fusione” calcolato da LIGO.

Il modello sembrava funzionare: eravamo pronti!

Abbiamo perciò lavorato sugli ultimi dettagli e scritto l’articolo per presentare alla comunità scientifica la nostra idea e il nostro lavoro: “Did LIGO detect Dark Matter?” [S. Bird, I. Cholis, J. B. Muñoz, Y. Ali-Haimoud, M. Kamionkowski, E. D. Kovetz, A. Raccanelli, and A. G. Riess, Physical Review Letters 116, 201301 (2016), arXiv:1603.00464].

La reazione è stata incredibilmente positiva, fin dal primo giorno. Il paper veniva letto e discusso praticamente in tutti gli Istituti di Astrofisica del mondo, così come nei maggiori blog scientifici.

Il NASA ADS, un archivio di articoli di astronomia e fisica, lo sceglieva come paper del giorno. E anche i media più tradizionali se ne sono interessati: giornali in vari paesi del mondo, siti online e un articolo della sezione Media dell’INAF (vedi nella prossima pagina in alto una breve rassegna stampa online).

Nelle settimane immediatamente successive alla comparsa del nostro articolo, altri gruppi [come ad

Sopra. L’incipit dell’articolo “Did LIGO detect Dark Matter?”