TELESCOPIO

TELESCOPIO

(XXXIII, p. 437; App. II, II, p. 964)

Telescopio spaziale. − L'Hubble Space Telescope (HST; fig. 1) è un osservatorio spaziale per astronomia ottica e ultravioletta, destinato a una durata operativa di almeno 15 anni, il cui strumento principale è un t. riflettore di 2,4 m di diametro. È stato costruito sotto gli auspici delle agenzie spaziali statunitense NASA ed europea ESA, e il suo lancio su un'orbita circolare di circa 600 km di altezza, 28° d'inclinazione, è avvenuto il 24 aprile 1990 per mezzo della navetta spaziale Discovery. Gli strumenti scientifici sono stati progettati in modo da consentirne la sostituzione in orbita. Il programma scientifico sarà periodicamente definito sulla base delle proposte di osservazione formulate dagli scienziati della comunità astronomica internazionale. I principali vantaggi rispetto ai t. ottici operanti da Terra discendono dall'eliminazione degli effetti dell'atmosfera, quali l'assorbimento della radiazione al di fuori della banda visibile, il contributo al fondo diffuso, l'allargamento dell'immagine di sorgenti puntiformi (fenomeno cosiddetto del seeing); inoltre, tutto il cielo diventa accessibile al medesimo t. in condizioni ideali di riproducibilità delle osservazioni. La configurazione iniziale comprende cinque strumenti che nel complesso operano da 115 a 1100 nm (nel futuro la banda di operazione potrà essere estesa fino al lontano infrarosso): due strumenti per immagini, due spettrografi, un fotometro ad alta velocità; inoltre, il sistema di guida può essere usato per misurazioni astrometriche. Questi strumenti, grazie anche alla stabilità di puntamento di 0,007″, permetteranno di: a) produrre immagini ad alta risoluzione di oggetti astronomici (risoluzione angolare di ≈0,1〈FT101>ß nel visibile, migliore di un ordine di grandezza rispetto a quella tipicamente consentita dal seeing); b) rivelare oggetti fino a circa 50 volte più deboli del limite raggiungibile da terra con t. della classe di 4÷5 m di diametro (magnitudine stellare limite di circa 28 contro 24); c) eseguire osservazioni nell'ultravioletto lontano, ben oltre il limite di circa 340 nm posto dall'atmosfera; d) ottenere dati fotometrici non influenzati dalla scintillazione atmosferica; e) eseguire misurazioni astrometriche con la precisione di 0,0016″ su oggetti fino alla magnitudine 17.

L'obiettivo Ritchey-Chrétien del t., con rapporto focale f/24, forma nel piano focale un'immagine del cielo priva di coma e di aberrazione sferica su un campo di vista di circa 28′ di diametro, con una scala di 3,58″/mm. La sistemazione degli strumenti dietro lo specchio primario è illustrata in fig. 2. I quattro strumenti assiali sono: la fotocamera digitale per oggetti di debole intensità (FOC), lo spettrografo per oggetti di debole intensità (FOS), lo spettrografo ad alta risoluzione (HRS) e il fotometro ad alta velocità (HSP); lo strumento posto radialmente, insieme con i tre sensori per il sistema di guida, è la fotocamera digitale per immagini a grande campo e dei pianeti (WF/PC). Gli strumenti accedono a porzioni diverse del piano focale, per cui l'osservazione dello stesso oggetto con due strumenti diversi richiede una variazione della direzione di puntamento. I due strumenti a immagine, grazie a elementi ottici supplementari che modificano il rapporto focale, offrono diverse scelte per quanto riguarda la combinazione campo di vista e risoluzione lineare: il massimo campo di vista è fornito dalla WF/PC nella prima delle sue due configurazioni f/12,9 e f/30, ed è di 154″ × 154″ con la risoluzione di 0,1″/pixel; la massima risoluzione lineare di 0,0072″/pixel, che sfrutta al meglio la risoluzione angolare del t., è fornita dalla FOC nella terza delle sue configurazioni f/48, f/96, f/288, ma con un campo di vista ridotto a 7,3″ × 7,3″. Un'ampia scelta di filtri permette di ottenere immagini in bande diverse di lunghezza d'onda, fino a una magnitudine limite di circa 28.

Gli spettrografi consentono di eseguire misurazioni spettrofotometriche con diverse opzioni sul potere risolutivo R = λ/Δλ, che vanno da 250 a 100.000, con magnitudini stellari limite di circa 25 per la bassa risoluzione e di circa 14 per l'altissima risoluzione; nell'ultravioletto ciò rappresenta un miglioramento di almeno due ordini di grandezza nella sensibilità rispetto al satellite IUE (International Ultraviolet Explorer), il cui t. ha un diametro di 40 cm. La FOC offre inoltre la possibilità, nel caso di oggetti estesi, di eseguire misurazioni spettrofotometriche spazialmente risolte con R = 2000 attraverso una fenditura di 0,1″ × 20″. Usando reticoli o prismi obiettivi, la WFC e la FOC possono inoltre essere usate per spettroscopia, con R≈40, degli oggetti puntiformi nel loro campo di vista fino a una magnitudine di circa 22. La FOS può anche essere usata per misurazioni spettropolarimetriche, così come la FOC consente anche di ottenere immagini polarimetriche. Lo HSP, in combinazione con filtri ottici e ultravioletti e con polarizzatori, permette d'inserire misurazioni fotometriche e polarimetriche di alta precisione, con risoluzione temporale di 10 μs, fino alla magnitudine limite di 25.

Le comunicazioni fra lo HST e la stazione terrestre avvengono attraverso i due satelliti posti su orbita geosincrona che costituiscono il sistema TDRSS (Tracking and Data Relay Satellite System). Di norma, lo HST esegue le sequenze osservative in maniera automatica, seguendo un programma di operazioni periodicamente aggiornato nei calcolatori di bordo; saranno però possibili anche interazioni in tempo reale, nei limiti consentiti dalla flessibilità operativa del TDRSS. I dati scientifici, prima di essere consegnati agli scienziati responsabili dei singoli programmi osservativi, sono pre-elaborati e calibrati presso lo Space Telescope Science Institute di Baltimora, che è stato creato proprio per la gestione scientifica della missione e per fornire agli scienziati gli strumenti e l'informazione necessari per l'analisi dei dati.

L'aspettativa generale è che lo HST abbia un effetto determinante sull'avanzamento delle nostre conoscenze praticamente in ogni campo dell'astronomia e dell'astrofisica moderne, a cominciare dal sistema solare, attraverso, in particolare, lo studio delle atmosfere planetarie e delle comete. Oltre agli studi sul sistema solare e alla ricerca di sistemi planetari associati a stelle vicine, sarà possibile ottenere informazioni cruciali riguardo ai processi di formazione ed evoluzione stellare, alle condizioni fisiche e alla composizione chimica del mezzo interstellare e loro relazioni con l'evoluzione stellare, alla struttura e alla dinamica delle galassie, alla loro attività nucleare, alla loro evoluzione, alla natura delle quasar e alla loro possibile relazione con l'epoca di formazione delle galassie, alla composizione chimica della materia primordiale, all'età della Galassia (attraverso lo studio dei suoi costituenti più antichi), alla determinazione della scala delle distanze e quindi dell'età dell'universo, alla stima del parametro di decelerazione dell'espansione cosmica e quindi della densità media della materia nell'universo. Per avere un'idea del contributo che darà alla cosmologia, basti pensare che le galassie potranno essere studiate fino a distanze corrispondenti a un'epoca pari a circa 1/3 dell'età attuale dell'universo (rispetto a un limite di 2/3 raggiunto da terra), donde la forte aspettativa che lo HST ci fornisca per la prima volta informazioni sulle galassie nella loro fase di formazione e sugli ammassi di galassie nelle varie fasi della loro evoluzione dinamica.

Bibl.: N.B. Hall, The space telescope observatory, NASA publ. CP-2244, Washington 1982; F.M. Branley, Space telescope, New York 1985; C. Lampton, The space telescope, ivi 1987; D. Ghitelman, The space telescope, ivi 1987; G.B. Field, The space telescope, Chicago 1989; V. Neal, Exploring the universe with the Hubble Space Telescope, Washington 1990; Space optics for astrophysics and Earth and planetary remote sensing topical meeting (1991, Williamsburg, Virginia), ivi 1991; Space astronomical telescopes and instruments: 1-4 April 1991, Orlando, Florida, a cura di P.Y. Bely e J.B. Breckinridge, Bellingham 1991; Space astronomical telescopes and instruments II: 13-14 April 1993, Orlando, Florida, a cura di P.Y. Bely e J.B. Breckinridge, ivi 1993.