Uno sguardo all’interferometria spaziale nel lontano infrarosso
La regione del lontano infrarosso (FIR) dello spettro elettromagnetico apre una finestra unica sui processi astrofisici che vengono oscurati, ad altre lunghezze d’onda, dalla polvere cosmica. Con le lenti FIR, è possibile guardare al centro di buchi neri massicci o ammirare la nascita delle stelle e dei loro sistemi planetari associati. Fino ad oggi, due missioni dell’Agenzia spaziale europea (ESA) (Herschel e Planck) hanno dato un importante contributo alla conoscenza di questo universo invisibile. Tuttavia, entrambi questi telescopi spaziali hanno limitato la risoluzione spaziale e spettrale, il che significa che le attuali lenti FIR offrono immagini offuscate. Per ovviare a questa limitazione, il progetto FISICA (Far infrared space interferometer critical assessment: Scientific definition and technology development for the next generation THz space interferometer), finanziato dall’UE, ha riunito esperti sulla strumentazione FIR spaziale e principali astronomi. Ingegneri e scienziati hanno unito i propri sforzi per individuare questioni scientifiche ancora aperte, le quali potrebbero trovare risposta grazie a un interferometro FIR spaziale. Affrontando l’attuale mancanza di capacità di osservazione nel FIR e integrando i telescopi Herschel e Planck, sarà possibile migliorare la comprensione dell’universo. Uno interferometro FIR spaziale può rivelare molti dei segreti dell’universo, attraverso immagini nitide e una copertura spettrale multi-banda. La potenza scientifica di tale osservatorio sarebbe immensa, ma per avanzare una proposta realistica sono necessari sviluppi tecnologici critici. Per esempio, come si può stabilizzare e posizionare un telescopio multi-specchio nello spazio, con sufficiente precisione? L’utilizzo di specchi polimerici in fibra di carbonio rinforzata può contribuire a ridurre la massa, in modo tale da ottenere un lancio efficace? È possibile utilizzare i CubeSat in maniera economicamente vantaggiosa per convalidare un accelerometro ad alta sensibilità e il concetto dell’ipertelescopio nello spazio? I partner FISICA hanno studiato questi aspetti e sviluppato un banco di prova prototipo per l’interferometria FIR, al fine di valutare la prontezza tecnologica dei componenti ottici principali. Inoltre, il team ha creato un modello computerizzato per simulare le prestazioni del sistema ottico completo con parametri di ingresso regolabili. In particolare, il team FISICA ha scelto di realizzare un concetto di interferometro FIR con doppia trasformata di Fourier. L’ innovativo dimostratore è stato progettato per la risoluzione della luce da una scena estesa, sia a livello spettrale che spaziale. Utilizzando tecniche di modellizzazione elettromagnetica, sono state studiate svariate questioni relative al funzionamento ad ampie lunghezze d’onda, come per esempio propagazione del fascio e visibilità della frangia. Si prevede che i risultati del progetto FISICA apriranno la strada a una missione spaziale veramente pionieristica, in grado di gettare nuova luce sui processi astrofisici oscurati dalle polveri.
