Lo studio è stato pubblicato sulla rivista scientifica “Experimental astronomy”: al via una nuova frontiera nelle ricerche di astrofisica.
Per la prima volta al mondo, un team dell’Istituto nazionale di Astrofisica ha realizzato la prima dimostrazione della tecnica della “super-risoluzione” mai ottenuta con uno strumento a parabola singola, grazie all’attività del Sardinia Radio Telescope, il più grande radiotelescopio italiano realizzato e gestito dall’Inaf nel territorio di San Basilio. Si tratta di una tecnica di indagine che apre la strada a una nuova generazione di osservazioni radio ad alta precisione a costi ridotti utili per scrutare i grandi segreti del cosmo senza dover costruire telescopi più grandi.
Il risultato dimostra che è possibile distinguere dettagli e strutture astronomiche altrimenti difficilmente osservabili, aumentando artificialmente il potere risolutivo dello strumento senza modificarne il diametro e, soprattutto, con costi contenuti.
Luca Olmi, tecnologo dell’INAF e primo autore dello studio recentemente pubblicato sulla rivista Experimental Astronomy, commenta: “Il limite di diffrazione di un telescopio è stato erroneamente considerato insuperabile per molti decenni. Sebbene tale affermazione sia stata successivamente corretta sul piano teorico, il nostro lavoro dimostra per la prima volta, e in forma operativa, che tale limite è superabile”.
Ciò che ha reso possibile questo primato è stata la superficie attiva del Sardinia Radio Telescope. “Il potere risolutivo di un telescopio è la capacità di distinguere dettagli molto piccoli o di oggetti celesti molto vicini”, spiega Olmi. “La risoluzione dipende direttamente dall’apertura (o diametro) del telescopio: maggiore è il diametro, più alto è il potere risolutivo, ed è normalmente limitato, appunto, dal processo fisico di diffrazione”.
Il metodo sviluppato e sperimentato dal team di ricerca dell’Inaf permette così di ottenere una super-risoluzione anche senza aumentare le dimensioni dello strumento di osservazione. Aggiunge: “Anche un telescopio relativamente piccolo potrebbe avere, con questo metodo, lo stesso potere risolutivo di un telescopio più grande, al costo di una perdita accettabile di sensibilità”.
Il concetto e il metodo implementati con il Sardinia Radio Telescope si basano su una teoria proposta nel 1952 dal fisico italiano Giuliano Toraldo di Francia, che suggerì l’uso di filtri a zone concentriche (le cosiddette “pupille Toraldo”) per restringere il fascio di luce generato da un sistema ottico oltre i limiti classici della fisica. Composta da centinaia di pannelli mobili controllati da attuatori meccanici, la superficie attiva di SRT è stata programmata per emulare la geometria di una pupilla Toraldo. Questo ha permesso di modellare il fronte d’onda incidente e di ottenere un fascio di ricezione più stretto, garantendo una risoluzione angolare superiore durante la mappatura delle sorgenti celesti.
Il successo ottenuto sul radiotelescopio sardo rappresenta anche un risultato strategico per l’intero sistema delle antenne dell’Istituto di astrofisica. Grazie al recente ammodernamento finanziato dal Progetto Operativo Nazionale del Ministero dell’Università e della Ricerca, che ha introdotto tecnologie sofisticate come la metrologia di precisione e il supercalcolo, è stato possibile trasformare il Sardinia Radio Telescope in uno strumento unico al mondo e potenziare anche quelli di Medicina (Bologna) e di Noto (Siracusa). Olmi sottolinea come “l’implementazione della super-risoluzione permetterà infatti di ‘ringiovanire’ questi strumenti, estendendone la vita operativa e il potenziale scientifico, rendendo patrimonio strategico della comunità scientifica italiana innovazioni esportabili anche in ambiti non astronomici, come le comunicazioni satellitari”.
