Radiotelescopio di Arecibo
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L'osservatorio di Arecibo è situato circa 15 km a sud-sudovest da Arecibo, nell'isola di Porto Rico. Esso opera attraverso la Cornell University sotto un accordo cooperativo con la National Science Foundation (un'agenzia governativa USA). L'osservatorio è noto come il National Astronomy and Ionosphere Center (NAIC, Centro Nazionale per l'Astronomia e la Ionosfera) anche se entrambi i nomi sono ufficialmente utilizzati per riferirsi ad esso. NAIC si riferisce più propriamente all'organizzazione che dirige sia l'osservatorio che i laboratori associati e gli uffici della Cornell University.
L'osservatorio possiede un radiotelescopio formato da un'antenna di 305 metri ed è il più grande telescopio con singola apertura che sia mai stato costruito. Esso viene utilizzato principalmente per tre grandi aree di ricerca: la radioastronomia, la fisica atmosferica (utilizzando sia il radiotelescopio che la funzione LIDAR dell'osservatorio) e l'osservazione radar di oggetti del sistema solare.
Il telescopio ricevette ulteriori riconoscimenti internazionali nel 1999, quando cominciò a raccogliere dati per il progetto SETI@home.
L'antenna è stata utilizzata anche in diversi film.
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Informazioni generali
Il radiotelescopio di Arecibo si distingue per le sue enormi dimensioni: il collettore principale ha un diametro di 304,8 metri, ed è stato costruito all'interno di un avvallamento naturale. La superficie dell'antenna è formata da 38.778 pannelli in alluminio, ciascuno dei quali misura tra 1 e 2 metri, sostenuti da una maglia di cavi di acciaio.
Sopra il disco si trova una piattaforma triangolare di 900 tonnellate che è sospesa in aria 150 m sopra il disco attraverso 18 cavi che partono da 3 torri di cemento armato, una alta 110 m e due alte 80 m (il vertice delle tre torri si trova comunque alla stessa altitudine). Su questa piattaforma è situata la ricevente, posta all'interno di una struttura a forma di mezza sfera, detta anche braccio dell'azimut, poiché può ruotare per intercettare segnali riflessi da direzioni differenti della superficie sferica e quindi ricevere segnali provenienti da differenti porzioni di cielo. Proprio a causa di questo metodo utilizzato per “centrare” il fuoco, l'antenna è un riflettore di forma sferica, infatti il suo fuoco si trova lungo una linea piuttosto che in un singolo punto (come dovrebbe essere invece in un riflettore parabolico). Questa tecnica permette al telescopio di osservare qualsiasi regione di cielo entro un cono di 40 gradi visibile verso lo zenit locale (tra -1 e 38 gradi di declinazione).
La ricevente è formata da diverse antenne lineari molto sensibili ciascuna sintonizzata su una ristretta banda di frequenze. Questi dispositivi operano immersi in un bagno di elio liquido, per mantenere una temperatura molto bassa. A queste temperature il disturbo generato dagli elettroni nelle riceventi è molto piccolo, e solo i segnali radio in arrivo, che sono molto deboli, vengono amplificati. Il sistema di Arecibo opera alle frequenze dai 50 megahertz (lunghezza d'onda di 6 m) ai 10.000 megahertz (lunghezza d'onda di 3 cm).
Nel braccio dell'azimut è situata anche la trasmittente del radar planetario da 1 MW che dirige le onde radar verso gli oggetti nel nostro sistema solare. Analizzando le eco che riceviamo possiamo avere informazioni sulle proprietà della superficie e la dinamica degli oggetti. Porto Rico è un'isola vicina all'equatore e permette al telescopio di vedere tutti i pianeti del sistema solare, tuttavia esso non è abbastanza potente da consentire l'osservazione radar oltre a Saturno.
Design e architettura
La costruzione del telescopio di Arecibo iniziò grazie al professor William E. Gordon della Cornell University, che inizialmente intendeva utilizzarlo per studiare la ionosfera della Terra. Originariamente era previsto un riflettore parabolico fisso che puntava in una direzione fissa con una torre di 150 m con la strumentazione per il fuoco. Questo progetto avrebbe avuto un utilizzo molto limitato per altre potenziali aree di ricerca, come la scienza planetaria e la radioastronomia, le quali richiedevano l'abilità di puntare verso differenti posizioni nel cielo e inseguire queste posizioni per periodi estesi a causa della rotazione della Terra. Ward Low, dell'Defense Advanced Research Projects Agency (ARPA) eliminò questo difetto e mise Gordon in contatto con Air Force Cambridge Research Laboratory (AFCRL), a Boston, nel Massachusetts, dove un gruppo diretto da Phil Blacksmith stava lavorando sui riflettori sferici e un altro gruppo stava studiando la propagazione delle onde radio attraverso la più alta atmosfera. La Cornell University propose il progetto all'ARPA nell'estate del 1958 e nel novembre dell'anno successivo venne stipulato un contratto tra l'AFCRL e l'università. La costruzione incominciò nell'estate del 1960, con l'apertura ufficiale il 1 novembre 1963.
Scoperte
Il radiotelescopio di Arecibo ha prodotto importanti scoperte scientifiche. Il 7 aprile 1964, poco dopo l'inaugurazione, il gruppo di Gordon H. Pettengill determinò che il periodo di rotazione di Mercurio non era di 88 giorni, come era stato previsto, ma di soli 59 giorni. Nel 1968, la scoperta di Lovelace e altri della periodicità della nebulosa del Granchio (33 ms) fornì la prima evidenza fondata dell'esistenza delle stelle di neutroni nell'Universo. Nel 1974 Russell Alan Hulse e Joseph Hooton Taylor Jr. scoprirono la prima pulsar binaria PSR B1913+16, per la quale verrà poi assegnato loro il premio Nobel per la fisica. Nel 1982 venne scoperta la prima millisecondpulsar, PSR J1937+21, da Don Backer, Shri Kulkarni e altri. Questo oggetto ruota su se stesso 642 volte al secondo ed è rimasto fino al 2005 la pulsar più veloce conosciuta.
Nell'agosto del 1989 si ottenne la prima immagine diretta di un asteroide nella storia: il 4769 Castalia. Nell'anno seguente, l'astronomo polacco Aleksander Wolszczan scoprì la pulsar PSR B1257+12 in orbita alla quale vennero poi trovati tre pianeti (e una possibile cometa). Questi furono i primi pianeti extrasolari scoperti. Nel 1994, John Harmon utilizzò il radiotelescopio per mappare la distribuzione del ghiaccio nei poli di Mercurio.
Altri utilizzi
Il telescopio è stato utilizzato anche per scopi militari, per esempio per localizzare le installazioni radar sovietiche captando i loro segnali che rimbalzavano sulla superficie lunare. Esso è pure la sorgente dei dati per il progetto di calcolo distribuito SETI@Home proposto dal Laboratorio di Scienze Spaziali a Berkeley, l'Università della California ed è utilizzato per le osservazioni del Progetto Phoenix del Seti Institute.
Nel 1974 con il radiotelescopio venne trasmesso verso l'ammasso globulare M13 (distante circa 25.000 anni luce) il messaggio di Arecibo, un tentativo di comunicare con forme di vita extraterrestri. Si trattava di un modello a 1.679 bit di uni e zeri che definiscono un'immagine bitmap di 23x73 pixel la quale include numeri, figure stilizzate, formule chimiche e un'immagine stilizzata dello stesso telescopio.
Arecibo nella cultura popolare
L'osservatorio di Arecibo è stato utilizzato come luogo per la scena finale del film di James Bond, GoldenEye. Nel film l'ex-agente Alec Trevelyan, diventato un malvivente, usa un telescopio simile a Cuba per comunicare con un satellite russo per sparare un impulso elettromagnetico su Londra. Il telescopio potrà essere riempito con dell'acqua per farlo sembrare un lago, una cosa impossibile nella realtà in quanto presenta una superficie forata. Inoltre utilizzare il radiotelescopio di Arecibo per comunicare con un satellite in orbita attorno alla Terra è assurdo da un punto di vista tecnico.
Nell'episodio di X-Files “Little Green Man”, Fox Mulder viene inviato ad Arecibo da un senatore degli USA perché è avvenuto un contatto con una forma di vita extraterrestre. Come spesso succede nella serie, Mulder è costretto a fuggire quando arrivano le forze militari del governo USA senza riuscire ad ottenere prove definitive del contatto alieno con lui.
Il film Contact mostra Arecibo nell'ambito del progetto SETI.
L'osservatorio è pure presente nel film Specie mortale, come il luogo principale del romanzo The Listeners (1972) di James E. Gunn e come un elemento prominente nel romanzo di Mary Doria Russel The Sparrow (1996).
Nella serie radiofonica Space Force (1984) della BBC, gli alieni contattano la Terra dopo aver ricevuto il messaggio di Arecibo. Uno dei personaggi dell'episodio “The Voice from Nowhere” (La Voce dal Nulla) dice che l'osservatorio era stato chiuso e smantellato.
Possibile chiusura
Un rapporto della National Science Foundation, pubblicato il 3 novembre del 2006, parla di una diminuzione dei fondi destinati per l'osservatorio di Arecibo. Se non si troveranno altre sorgenti di fondi il telescopio verrà chiuso nel 2011. Il rapporto ha inoltre consigliato che l'80% del tempo di osservazione venga assegnato alle indagini già in corso, riducendo così il tempo a disposizione per altro lavoro scientifico. Se verranno seguiti i consigli del rapporto, il programma radar di astronomia cesserà nel settembre del 2007.
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