Memoria dello Spazio

Un telescopio da trenta metri, operante nelle lunghezze d'onda dall’ultravioletto al medio infrarosso, è uno strumento in grado di far progredire più di una branca dell’astronomia: per esempio la ricerca sui meccanismi di formazione stellare e planetaria, le teorie sull'evoluzione delle galassie e quelle sulla formazione di strutture di larga scala nell’universo.

Trenta metri di apertura consentiranno al Thirty Meter Telescope o TMT, questo il nome del nuovo telescopio in fase di progettazione, una messa a fuoco più nitida rispetto a ogni altro strumento attualmente in opera. Col suo gigantesco specchio primario raccoglierà nove volte più luce rispetto a quella raccolta dagli attuali telescopi ottici e a infrarossi da dieci metri e sarà in grado di scorgere oggetti molto più fiochi. Vedrà insomma più lontano e più chiaramente di qualsiasi altro telescopio (fatta eccezione per l'E-ELT, se e quando sarà costruito), in ragione di un fattore che varia da 10 a 100 in base al tipo di osservazione.

Il TMT userà inoltre sistemi di ottiche adattive in grado di consentire prestazioni coincidenti con il limite fisico di diffrazione (diffraction-limited performance): la massima soglia di nitidezza fisicamente ottenibile in base alla dimensione del telescopio. La risoluzione spaziale attesa dovrebbe essere dodici volte maggiore di quella raggiungibile dal telescopio spaziale Hubble.

Il TMT fornirà nuove opportunità di osservazione praticamente in ogni settore dell’astronomia e dell’astrofisica. Con una durata di vita calcolata nell’ordine dei decenni, la progettazione di questo telescopio ha posto in primo piano l’adattabilità delle caratteristiche, pur mantenendo ferme specifiche funzionalità, necessarie per soddisfare le esigenze scientifiche correnti.

Tra i campi d’indagine in cui le capacità del TMT saranno essenziali, c'è ai primi posti l’esplorazione spettroscopica dell'universo primordiale, all'epoca in cui comparvero le prime sorgenti di luce e i primi elementi pesanti. Comprendere ciò che accadde esattamente in quell'era lontanissima è tra le più importanti questioni aperte in astrofisica. In questo tipo di ricerca il TMT e il James Webb Space Telescope (JWST) lavoreranno fianco a fianco, con il secondo che fornirà i bersagli per i dettagliati studi spettrometrici del primo.

Un altro ambito fondamentale della ricerca con il TMT sarà l’esplorazione delle galassie e delle strutture di grande scala nell’universo giovane, con particolare riguardo all’epoca in cui fu raggiunto il picco di formazione stellare. Il TMT consentirà una dettagliata analisi spettroscopica di galassie e frammenti subgalattici risalenti all'era della loro prima aggregazione. Gli scienziati si augurano di acquisire grazie al TMT nuove conoscenze sulla produzione e la diffusione degli elementi chimici nelle prime fasi di vita dell’universo, sulla distribuzione dei barioni all’interno degli aloni di materia oscura e sui processi di fusione gerarchica di frammenti subgalattici.

Studi sullo spettro di potenza della materia su piccole scale spaziali, grazie all’osservazione diretta di remote galassie e del mezzo intergalattico, forniranno informazioni sulla fisica dell’universo primordiale e sulla natura della materia oscura.

Altro campo d’indagine del TMT sarà lo studio di buchi neri di grande massa su scale temporali cosmologiche. La stretta correlazione, scoperta di recente, tra la massa dei buchi neri supermassicci annidati nei nuclei galattici e la velocità di dispersione delle stelle nei nuclei implica che la formazione e la crescita dei buchi neri centrali è collegata strettamente ai processi di formazione delle galassie. Questo risultato suggerisce anche che buchi neri supermassicci si trovino al centro di tutte, o quasi, le galassie di grandi dimensioni. La combinazione nel TMT di un’elevata risoluzione spaziale con una risoluzione spettrale da moderata ad alta estenderà le possibilità di scoprire e studiare i buchi neri centrali su distanze cosmologiche. In aggiunta a tutto ciò, i buchi neri supermassicci più vicini potranno essere analizzati con una risoluzione angolare molto elevata. Ciò consentirà di misurare, per esempio, gli effetti della relatività generale al centro della Via Lattea e di risolvere spazialmente i dischi di accrescimento di buchi neri attivi nel centro di galassie poste fino alla distanza dell’ammasso della Vergine.

Il TMT giocherà poi un ruolo importante nello studio dei processi di formazione planetaria e nella caratterizzazione dei pianeti extra-solari, due delle sfide più eccitanti per l’astrofisica dei prossimi decenni. La scoperta di esopianeti di tipo terrestre, la cinematica dei dischi proto-planetari, il rilevamento e l’analisi spettroscopica delle atmosfere di pianeti extra-solari nonché la diretta osservazione di esopianeti tramite luce riflessa ed emessa sono tutti obiettivi che guidano la definizione delle caratteristiche progettuali del TMT.

Infine, così come è accaduto in tutti i precedenti casi in cui le capacità di esplorazione sono aumentate grazie alla disponibilità di strumenti nuovi e più potenti, è estremamente probabile che l’impatto scientifico del TMT andrà ben oltre ciò che oggi siamo in grado di prevedere e che questo telescopio renderà alla fine possibili scoperte che al momento non riusciamo neppure a immaginare.