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Decine di antenne paraboliche dell'osservatorio ALMA allineate sull'altopiano arido

Se i grandi telescopi ottici e infrarossi studiano la radiazione calda emessa da stelle e galassie splendenti, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) è stato concepito specificamente per sondare il cosiddetto "universo freddo" e oscuro. Situato sull'inospitale altopiano di Chajnantor, nel deserto di Atacama, a una vertiginosa altitudine di 5.000 metri sul livello del mare, ALMA rappresenta il più grande e ambizioso progetto astronomico terrestre attualmente in esistenza. Realizzato e finanziato attraverso una monumentale partnership globale che unisce l'Europa (ESO), il Nord America (NRAO/AUI/NSF) e l'Asia orientale (NAOJ/NINS), in collaborazione con la Repubblica del Cile e altri partner istituzionali da Canada, Taiwan e Corea del Sud, l'osservatorio ALMA non guarda la luce visibile, ma "ascolta" una sottile pioggia cosmica: le onde radio millimetriche e submillimetriche (da 0,32 a 3,6 mm).

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Il Contesto e l'Evoluzione
La scelta di Chajnantor è stata dettata da spietate necessità fisiche: le onde submillimetriche vengono pesantemente assorbite dal vapore acqueo. Con precipitazioni medie annuali inferiori ai 100 millimetri, questo deserto d'alta quota è uno dei luoghi più aridi e adatti sulla Terra per captare questi fragili segnali. A queste specifiche lunghezze d'onda brillano gli oggetti cosmici tra i più freddi dell'universo: enormi nubi molecolari di gas e polvere, che nei telescopi ottici appaiono come macchie nere impenetrabili, ma che si rivelano ad ALMA come incubatrici turbolente in cui si forgiano nuove stelle a temperature di poche decine di gradi sopra lo zero assoluto (-273 °C). Astronomi e astrochimici sfruttano queste misurazioni per studiare gli "ingredienti" fondamentali della genesi cosmica e scrutare i mattoni delle galassie più antiche formatesi nei primi istanti del cosmo.

Analisi dei Dettagli e delle Dinamiche
L'imponente architettura di ALMA è costituita da 66 antenne paraboliche ad altissima precisione. Il nucleo principale è composto da 50 antenne del diametro di 12 metri ciascuna. A queste si aggiunge un array compatto formato da quattro antenne da 12 metri e dodici da 7 metri, concepito per migliorare la ricezione di strutture cosmiche più estese nel cielo. Il principio di funzionamento operativo si basa sull'interferometria: le 66 antenne catturano il segnale simultaneamente e agiscono come un singolo, gigantesco radiotelescopio virtuale. La genialità logistica di ALMA risiede nella sua configurabilità dinamica: i mastodontici piatti parabolici possono essere fisicamente riposizionati, spaziandoli da un minimo di 150 metri fino a un massimo di 16 chilometri. Questo spostamento crea un effetto di "zoom" variabile di inaudita potenza, garantendo immagini con un livello di risoluzione e sensibilità fino a dieci volte superiore a quello del Telescopio Spaziale Hubble, e complementari a quelle del VLTI.

Implicazioni Pratiche e Tecnologiche
Il cuore pulsante che rende possibile l'elaborazione dei dati — comparato dalla stessa organizzazione all'encefalo di un sistema uditivo umano — è il "Correlatore", un supercomputer installato nel sito operativo. Quando il segnale radio spaziale colpisce le antenne, subisce un processo di "down-conversion" nel Front End (un'elettronica criogenizzata a 4 Kelvin per eliminare il rumore termico), viene poi digitalizzato nel Back End e infine trasmesso via fibra ottica al Correlatore. Questa correlazione richiede una sincronizzazione estrema, con tolleranze inferiori a un milionesimo di milionesimo di secondo, correggendo in tempo reale persino i minuscoli ritardi causati dalle minime tracce di molecole d'acqua e anidride carbonica residue nell'aria. Operando in remoto dalla facility OSF (Operations Support Facility) situata più a valle a 2900 metri di quota, gli scienziati trasformano questa sinfonia di dati digitali in rivoluzionarie scoperte sulla formazione dei pianeti extrasolari, sull'astrochimica spaziale e sulla nascita del nostro universo.



 

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