L’antenato dello specchio del James Webb è italiano e si trova a Bologna

Forse avrete già sentito parlare del telescopio spaziale James Webb, lanciato alla fine del 2021 e frutto della collaborazione internazionale tra l’Agenzia spaziale statunitense (NASA), l’Agenzia spaziale europea (ESA) e l’Agenzia spaziale canadese (CSA). Si tratta del più grande e avanzato telescopio spaziale mai realizzato, successore del telescopio Hubble, al servizio degli astronomi di tutto il mondo.

La curiosità che vi raccontiamo oggi riguarda, tuttavia, l’enorme specchio primario (cioè lo specchio principale) del telescopio James Webb da 6,5 metri di estensione e composto da 18 tasselli esagonali a formare un più grande esagono. L'invenzione di questa tipologia di specchio, risalente al 1932, porta il nome di un grande scienziato italiano: Guido Horn d’Arturo.

Chi fu Guido Horn d’Arturo

Guido Horn d’Arturo è stato un astronomo italiano, nato a Trieste nel 1879 e divenuto, nel 1921, direttore dell’Osservatorio astronomico universitario di Bologna. Viene spesso ricordato per le innumerevoli ricerche condotte in campo astronomico, astrofisico e cosmologico, per le spedizioni intercontinentali volte all’osservazione di eclissi di Sole e per aver fondato, nel 1931, Coelum, la prima rivista italiana di divulgazione astronomica.

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La prima immagine a colori del telescopio spaziale James Webb

Di Filippo Bonaventura

Di origini ebree, fu allontanato da Bologna per 7 anni in seguito alla promulgazione delle leggi razziali fasciste. Una volta tornato, nel 1945, riprese il suo lavoro, che portò avanti fino alla morte, nel 1967.

A collegare la figura di Guido Horn d’Arturo allo straordinario telescopio spaziale James Webb fu l’ideazione, da parte dello scienziato italiano, di una tecnologia rivoluzionaria nel campo degli strumenti astronomici. Horn d’Arturo, infatti, realizzò e perfezionò il primo telescopio a tasselli, i cui prototipi e primi modelli sono ancora visibili al Museo della Specola di Bologna.

La nascita del telescopio a tasselli

Per capire in che maniera l’invenzione di Guido Horn d’Arturo ha rivoluzionato il campo delle osservazioni astronomiche, dobbiamo partire da un dato storico e da un’annosa problematica. Fino alla fine degli anni '20 del Novecento, infatti, gli specchi principali dei telescopi in uso erano costituiti da un unico blocco riflettente. Una soluzione buona per telescopi relativamente piccoli, con specchi di peso e diametro contenuti, ma molto meno efficiente quando si palesò, tra gli studiosi, la necessità di costruire strumenti più grandi, attraverso cui raccogliere più luce e quindi più informazioni.

La realizzazione di specchi molto grandi, però, risulta problematica per diversi motivi tecnici, tra cui la complessa lavorazione e levigazione dei materiali, le difficoltà nel trasporto e, non ultimo, il costo di produzione. Attualmente, il telescopio avente il più grande specchio primario monoblocco si trova sul Monte Palomar, in California. Venne completato nel 1949 e il diametro di 5 metri rappresenta il limite massimo per un’ottica di quel tipo.

È qui che entra in gioco la soluzione geniale ideata da Horn d'Arturo. Lo scienziato, infatti, ipotizzò che, piuttosto che costruire un ingombrante specchio monoblocco, fosse più utile assemblare tanti specchi più piccoli, certamente più facili da realizzare e traspostare. Fu così che, senza l’aiuto di finanziamenti specifici, Horn d’Arturo realizzò il primo prototipo di specchio a tasselli nel 1932. Da quel momento ci vollero circa 20 anni per perfezionare lo strumento, che nei primi modelli era composto da 10 piccoli tasselli trapezoidali, con sezione di curvatura sferica, dal diametro complessivo di 1 metro.

Col tempo, però, i tasselli divennero 19, poi 80 e infine, nel 1952, Guido Horn d’Arturo arrivò alla realizzazione del modello definitivo. Un grande specchio, ottenuto grazie all’unione di 61 tasselli, stavolta di forma esagonale, tutti uguali tra loro e, quindi, facilmente sostituibili nel caso di rottura e dal costo limitato. Questa invenzione superò i limiti raggiunti dalle ottiche precedenti e rese possibile la costruzione dei telescopi moderni.

L’utilizzo degli specchi a tasselli per i telescopi moderni

La tecnica degli specchi a tasselli di Guido Horn d’Arturo, ha consentito (e tuttora consente) a scienziati e ricercatori di costruire grandi telescopi in ogni angolo del mondo. È il caso, ad esempio, dei telescopi gemelli dell’Osservatorio di Mauna Kea, nelle Hawaii, aventi un diametro di 10 metri ciascuno. Specchio primario a tasselli dal diametro di 10,4 metri anche per il Gran Telescopio Canarias, sull’isola canaria di La Palma e per il SALT, acronimo utilizzato per il South African Astronomical Observatory, costruito in Sudafrica nel 2005 con l’utilizzo di 91 tasselli esagonali, aventi un diametro complessivo di 9,2 metri.

C’è di più. L’invenzione di Guido Horn d’Arturo ha “superato i confini terrestri” grazie al James Webb, grazie al quale presto potremo conoscere più approfonditamente le prime fasi della storia dell’Universo, osservare stelle e galassie in formazione e addirittura cercare indizi di vita nelle atmosfere pianeti extrasolari simili al nostro.