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luglio 2013

Jansky e Reber, i due pionieri nella radio astronomia

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La radioastronomia è una scienza giovane, nata all’inizio del 20º secolo. Due sono le figure che storicamente hanno contribuito alla nascita di questa scienza: Karl Jansky e Grote Reber.

Il Jansky era un ingegnere che, alla fine degli anni 20, lavorava presso la società Bell Labs di New York ehi, in particolare, si dedicava alla registrazione di interferenze atmosferiche a onde corte. A partire dall’estate del 1931, Jansky costruì uno strumento e cominciò a registrare un’inspiegabile segnale di cui non era chiara la provenienza. Nel 1932 capii che il segnale presentava ogni giorno un piccolo anticipo nel tempo e così Jansky concluse che doveva provenire dall’esterno del Sistema Solare. Egli divenne così famoso anche sui giornali o alla radio ma, nonostante cercasse di attirare l’attenzione degli astronomi, la sua scoperta non ebbe seguito. Jansky non ebbe neanche a alcun riconoscimento scientifico per la sua scoperta e morì nel 1950.

 

Karl Jansky (Credit: NRAO/AUI)

Karl Jansky (Credit: NRAO/AUI)

 

Grote Reber fu unico ad approfondire i risultati di Jansky costruendo uno strumento per ricevere le onde provenienti dallo spazio. Costruii così, nel giardino di casa, il primo radiotelescopio con antenna parabolica al mondo. Il suo strumento era dotato di una parabola da 9,6 m di diametro e una montatura altazimutale a spostamento manuale. A partire dal 1937 cominciò i tentativi di ricezione a 3300 MHz ma non ottenne alcun risultato finché, nel 1939, cominciò a registrare il segnale proveniente dalla Via Lattea abbassando la frequenza a 160 MHz. Cominciò così a realizzare le prime mappe di emissione radio del cielo e, con la costruzione di nuovi e più sensibile ricevitore a maggior frequenza, ne migliorò progressivamente la capacità risolutiva.

 

Grote Reber (Credit: NRAO/AUI)

Grote Reber (Credit: NRAO/AUI)

 

Dopo queste prime e fantastiche scoperte, pochi si interessarono alla radio astronomia fino alla fine della Seconda Guerra Mondiale durante la quale gli immensi sviluppi delle tecniche radar consentirono per la prima volta di costruire sensibili strumenti per registrare i deboli segnali radio provenienti anche dagli oggetti più lontani dell’Universo.

Components of electromagnetic spectrum

Le componenti dello spettro elettromagnetico

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Il mondo è esattamente come lo vediamo? Non è così semplice. Ad esempio alcuni animali, come le api, riescono a vedere parti dello spettro elettromagnetico che noi non riusciamo a vedere (come la luce ultravioletta o quella infrarossa): a loro il mondo non appare come a noi. I nostri occhi infatti sono sensibili a lunghezze d’onda comprese tra 400 e 700 nanometri (1 nanometro corrisponde ad un milionesimo di millimetro). Invece lo spettro elettromagnetico è composto da molti tipi di onde di cui il visibile è solo un’area ristretta:

 

Le componenti dello spettro elettromagnetico

Le componenti dello spettro elettromagnetico

 

Onde radio: sono caratterizzate dalle maggiori lunghezze d’onda, superiori a 1 millimetro. Le onde radio a maggiore frequenza sono dette microonde.

Infrarosso: con una lunghezza d’onda compresa tra 1mm e 700nm, noi umani non lo possiamo vedere ma lo percepiamo come calore sulla pelle.

Luce visibile: con lunghezza d’onda compresa tra 700 e 400 nm, è la parte dello spettro elettromagnetico che possiamo vedere e che si esprime attraverso i colori dell’arcobaleno.

Ultravioletto: ha una lunghezza d’onda compresa tra 400 a 10 nm ed è il responsabile delle nostre abbronzature.

Raggi X: caratterizzati da lunghezza d’onda compresa tra 10 e 0,01 nm, sono molto importanti per l’applicazione medica in quanto vengono usati per la diagnostica medica.

Raggi gamma: con lunghezza d’onda inferiore a 0,01 nm, sono quelli dotati di maggiore energia.

 

Questo vuol dire che se vogliamo studiare l’Universo nell’ultravioletto ci basta costruire un telescopio per queste lunghezze d’onda, dotarci di una camera sensibile all’ultravioletto e puntarlo verso il Cielo? No in quanto l’atmosfera della nostra Terra agisce da filtro bloccando gran parte della radiazione elettromagnetica tranne quella visibile e quella delle onde radio. Ecco perchè è possibile utilizzare radiotelescopi da terra mentre per studiare altre frequenze è necessario costruire appositi telescopi e mandarli nello spazio come satelliti. Nello spettro elettromagnetico, la finestra radio è estesa da circa 15 MHz (lunghezza d’onda di circa 20 metri) a 30 GHz (lunghezza d’onda di circa 1 cm). Questi limiti non sono definiti nettamente in quanto variano con l’altitudine, con la posizione geografica e con il tempo.