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Le due antenne paraboliche di Medicina e Noto sono state realizzate nell'ambito del progetto nazionale VLBI, per operare in collegamento con altri radiotelescopi esteri, sfruttando la tecnica interferometrica a lunga base. Queste due antenne fanno parte delle reti europee per l'astronomia (European VLBI Network, con sede centrale a Dwingeloo, Olanda) e per la geodinamica, partecipando a programmi osservativi che coinvolgono i radiotelescopi della rete degli Stati Uniti (Very Long Baseline Array) e antenne in altre nazioni di tutto il mondo. La strumentazione necessaria per le osservazioni VLBI è complessa. Comprende un campione atomico di frequenza di altissima stabilità (maser a idrogeno), un sistema di ricezione di segnali di tempo dai satelliti GPS (Global Positioning System) e un sistema di acquisizione dati ad alta velocità che permette di registrare enormi quantità di dati (centinaia di milioni di bit al secondo). Le antenne vengono usate per interferometria per il 50% del loro tempo. La sigla VLBI (Very Long Baseline Interferometry) indica una tecnica che permette di realizzare osservazioni interferometriche con antenne non collegate fisicamente tra loro da cavi coassiali.
Schema di principio del VLBI Con questa tecnica, il collegamento fra i vari radiotelescopi non si fa durante le osservazioni, ma successivamente. I radiotelescopi osservano simultaneamente la stessa radiosorgente. Il segnale celeste viene registrato su nastro magnetico, insieme ad una marca di tempo fornita dal campione atomico di frequenza con una precisione superiore al microsecondo. I nastri magnetici o gli hard-disk con i dati registrati presso i vari telescopi vengono poi letti e immessi in un calcolatore dedicato, che sincronizza le registrazioni ed esegue la combinazione dei segnali, simulando il collegamento via cavo tra i radiotelescopi al momento dell'osservazione.
Sala del correlatore MKIV a Dwingeloo (Olanda) Il calcolatore prende il nome di "correlatore" e svolge l'operazione che negli interferometri tradizionali è svolta in tempo reale da circuiti elettronici.
Particolare del correlatore MKIV: Unità a Nastro Magnetico Le antenne che osservano mediante il VLBI sono localizzate in varie regioni del mondo, consentendo di ottenere il potere risolutore che si avrebbe con un radiotelescopio grande quasi come la Terra. Il dettaglio delle immagini radio ottenute con la tecnica VLBI corrisponde al distinguere un pallone da calcio posto sulla luna. La tecnica VLBI è possibile da quando il progresso tecnologico ha permesso di costruire campioni atomici di frequenza stabili, ricevitori a basso rumore, sistemi di acquisizione dati capaci di registrare centinaia di milioni di bit al secondo, e potenti calcolatori. Una delle maggiori difficoltà del VLBI è che, durante le osservazioni simultanee dei telescopi lontani, il tempo è scandito da campioni di frequenza indipendenti. Per ovviare al problema della sincronizzazione degli orologi dei vari telescopi si utilizza il segnale proveniente da un satellite per telecomunicazioni in orbita geostazionaria (GPS). Una naturale estensione della tecnica VLBI è l'utilizzo di radiotelescopi in orbita a bordo di satelliti. La linea di base dell'interferometro diventa ben piu' grande del diametro terrestre, e i poteri risolutori dell'ordine del millesimo di secondo d'arco: 10 volte migliori di quelli ottenibili con il telescopio spaziale Hubble. Questi valori sono tali da permettere di "vedere" particolari estesi meno di cento anni luce, in galassie distanti miliardi di anni luce. |
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E. Cenacchi |
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