VST, il telescopio “napoletano” sulle Ande cilene

Progettato e ideato a Napoli dai ricercatori dell'Osservatorio astronomico INAF di Capodimonte (Napoli) sotto la guida di Massimo Capaccioli, principal investigator del progetto, il VLT Survey Telescope (VST) è un telescopio a grande campo da 2,6 metri di diametro. Costituisce uno degli strumenti di punta della ricerca astronomica italiana. Dal 2010 osserva instancabilmente il cielo dall'osservatorio del Cerro Paranal, nel deserto cileno di Atacama, cercando di rispondere a molti interrogativi dell'astronomia moderna, tra cui la natura della materia oscura e dell'energia oscura. Andiamo a conoscere meglio questo strumento, la sua storia e il tipo di domande scientifiche che il telescopio è chiamato a rispondere.

Come è fatto il VST e dove si trova?

VST è un telescopio sensibile principalmente alla luce visibile, ma anche ai raggi ultravioletti e agli infrarossi vicini. È costituito da due specchi, un primario di 2,6 metri di diametro e uno secondario di 93,8 centimetri. È un cosiddetto telescopio a grande campo, cioè in grado di osservare una porzione relativamente vasta di cielo in un sol colpo. In particolare il campo di vista del VST è di 1 grado quadrato, cioè circa 4 volte l'estensione in cielo della Luna piena.

Quando fu inaugurato, nel 2010, VST era il telescopio a grande campo più grande al mondo. È dotato di una fotocamera da 268 megapixel chiamata OmegaCAM, costruita da un consorzio di cinque diverse istituzioni europee, tra cui l'Università di Padova.

Il VST si trova nel luogo migliore sulla Terra per effettuare le osservazioni astronomiche, ovvero le Ande cilene. In particolare, il VST si trova sul Cerro Paranal, una montagna la cui cima è stata spianata per ospitare la costruzione di diversi telescopi, tra cui il VST stesso e il più celebre Very Large Telescope (VLT). L'eccezionalità del luogo per le osservazioni astronomiche è legato alla quota di osservazione (2635 metri di quota), alla bassissima umidità, alle scarse precipitazioni e a una atmosfera stabile e con pochissime turbolenze che permette osservazioni astronomiche ad alta risoluzione.

Gli obiettivi del telescopio

La volta celeste è molto vasta circa 40.000 gradi quadrati, che corrispondono a oltre 160.000 Lune piene. Se si cercano quindi di dare risposte sulla natura del cosmo, dei fenomeni che in esso avvengono e degli oggetti che lo popolano osservando solo una piccola porzione di questa vastità avremo una visione limitata e incompleta del nostro Universo. L'utilizzo di un telescopio a grande campo come il VST in grado di riprendere un'area del cielo pari a 4 volte la luna piena in un colpo solo cerca di oltrepassare questo problema e di scandagliare quanta più area possibile della volta celeste al fine di identificare tutti i processi fisici che avvengono nel nostro Universo.

In aggiunta a questa motivazione, ve ne sono altre che hanno reso importante la costruzione di uno strumento come il VST. L'osservazione del cielo è infatti molto più ricca se effettuata in diverse bande dello spettro elettromagnetico visibile (le cosiddette bande fotometriche). Questo perché diversi fenomeni astrofisici emettono radiazione in bande fotometriche diverse, anche a seconda del loro stadio evolutivo. Il cielo inoltre è profondo, cioè costituito da oggetti lontanissimi nello spazio e nel tempo. Essendo distanti, la luce che ci arriva da essi è molto poca, di conseguenza abbiamo bisogno di raccogliere la luce per lungo tempo, proprio come quando si cerca di fare una fotografia in una stanza buia. Il cielo infine è variabile, cioè popolato da oggetti la cui luminosità cambia nel tempo.

Tutte queste motivazioni giustificano la costruzione di uno strumento che sia in grado di scandagliare larghe porzioni del cielo, in diverse regioni dello spettro elettromagnetico visibile e con diversi tempi di esposizione, avendo la possibilità di ritornare sulla stessa zona del cielo per cercare variazioni dovute alla variabilità dei fenomeni celesti.

Le osservazioni scientifiche

VST è stato progettato per essere uno strumento versatile, in grado di affrontare diversi quesiti scientifici. La possibilità di ritornare sulla stessa zona del cielo a distanza di giorni o anche ore lo rende uno strumento particolarmente adatto per scandagliare il nostro Sistema Solare per scovare comete o asteroidi. Questi oggetti infatti si muovono in modo relativamente rapido sulla volta celeste e si riconoscono perché hanno posizioni diverse tra due diverse immagini.

Il suo grande campo di vista lo rende inoltre indicato per altri tipi di indagini scientifiche. La prima è lo studio sistematico della Via Lattea, che occupa buona parte del nostro cielo. In particolare, VST viene usato per studiare il disco della nostra galassia, ma anche l'alone di stelle che lo circonda, in cui si notano i segni delle interazioni presenti e passate della Via Lattea con le sue galassie satelliti.

La seconda indagine scientifica è la caratterizzazione della popolazione di galassie che abita il nostro Universo. Esplorando vaste regioni del cielo in diverse regioni dello spettro visibile, gli astronomi sono in grado di effettuare un vero e proprio censimento del numero e delle proprietà delle galassie nel cosmo.

La terza indagine è legata a quelle che sono tra le domande più scottanti della scienza moderna, ovvero che cosa siano la materia oscura e l'energia oscura. In particolare, utilizzando VST, gli astronomi sono in grado di studiare il fenomeno della lente gravitazionale debole, un effetto predetto dalla relatività generale di Einstein secondo cui la luce che viaggia nel cosmo viene deviata dalla materia che incontra a causa della deformazione dello spazio-tempo indotta dalla massa degli oggetti. La deviazione di questa luce distorce (molto leggermente nel caso delle lenti gravitazionali deboli) le immagini delle galassie. Osservando questo effetto per un numero elevatissimo di oggetti (decine di milioni), gli astronomi sono in grado di comprendere quanta materia c'è tra noi e le galassie che osserviamo. Questa materia è fatta di protoni, neutroni ed elettroni, ma anche di materia oscura, che però a differenza di quella "ordinaria" non emette radiazione elettromagnetica. Analizzando le lenti deboli gli astronomi possono quindi, con VST, studiare quanta materia oscura vi sia nel cosmo.

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