Il triste collasso del radiotelescopio di Arecibo

Articolo di Andrea Possenti – Primo Ricercatore INAF-OACagliari

Due tonfi secchi, percepibili anche a grande distanza: uno alle 2:45 della notte del 10 agosto 2020, e il secondo alle 19:40 del 6 novembre 2020. Due eventi rapidi e imprevedibili, legati al cedimento di 2 dei 18 cavi d’acciaio da circa 10 centimetri di diametro che sorreggono il grande Dome da 820 tonnellate posto  – a 150 metri di altezza – nel centro del grande specchio sferico del radio telescopio di Arecibo, nell’isola caraibica di Portorico. Due eventi che hanno gettato nella costernazione i radio astronomi di tutto il mondo, perché potrebbero scrivere la parola “fine” sulla storia del più famoso ed iconico radio telescopio del pianeta.

In particolare, il primo cavo è scivolato fuori dalla sua sede, localizzata in testa alla torre 4 alta 81 metri; il secondo cavo (normalmente agganciato alla torre 2, alta 111 metri) si è invece letteralmente spezzato. In entrambi i casi, la caduta dei pesantissimi cavi sulla struttura dello specchio sferico sottostante ha distrutto, come prevedibile, molti dei pannelli metallici riflettenti – con dimensioni tipiche di 1 metro x 2 metri – di cui la struttura è costituita, aprendo ampi squarci nello specchio stesso. Un danno grave, ma certamente riparabile in tempi anche brevi con opportuni investimenti.

Il vero guaio è che questi due eventi hanno reso pericolosamente instabile l’intera struttura di sospensione del grande Dome centrale, nonché, di riflesso, la stabilità delle 3 grandi torri alle quali il Dome è sospeso. Lo stesso verificarsi improvviso e totalmente imprevisto (nonostante il monitoraggio attento che era seguito alla rottura del primo cavo) della rottura del secondo cavo ha indicato che lo stress a cui l’intero sistema è ora sottoposto va ben al di là dei limiti di tolleranza calcolati in fase progettuale. Si tratta dunque di un sistema in equilibrio precario, in cui il cedimento anche di un solo ulteriore cavo potrebbe determinare il collasso dell’intero sistema. In tale situazione, anche l’avvicinarsi al telescopio non è esente da rischi, figuriamoci tentare una riparazione con la reinstallazione dei cavi andati perduti. Di fronte a queste considerazioni, la National Science Foundation (NSF), che detiene la proprietà dello strumento, ha deciso che l’unica cosa ragionevole da fare era dismettere il radio telescopio. L’aspettativa è di riuscire almeno ad elaborare un piano ingegneristico per fare calare a terra senza danni il Dome, che contiene tutta l’intelligenza elettronica e i ricevitori/trasmettitori del telescopio. Si tratta peraltro di un’operazione già di per se stessa assai complicata, costosa e rischiosa per il personale coinvolto, e che speriamo possa compiersi in tempo utile, ossia prima che tutto il telescopio crolli.

A che cosa è servito Arecibo

Si tratta in ogni caso del drammatico evento finale di un telescopio che ha lasciato segni profondi nella storia della scienza, oltre ad essere stato ripetutamente al centro dell’attenzione dei media di tutto il mondo. Aperto nel 1963 con le stimmate di radio telescopio più grande del mondo (grazie ai 305 metri di diametro del suo specchio riflettente principale: circa 3 campi da calcio allineati!), Arecibo ha poi vissuto una lunga successione di ammodernamenti tecnologici. Ciò ha fatto sì che, a dispetto dei 57 anni di età, esso restasse uno strumento di primaria importanza mondiale, anche quando è stato superato in area di raccolta dal telescopio cinese FAST (500 metri di diametro).

Ad Arecibo, nel 1968, fu misurato per la prima volta il periodo di rotazione, pari a 33 millisecondi, della pulsar contenuta nella Nebulosa del Granchio, stabilendo univocamente il legame fra le esplosioni di supernova (di cui la Nebulosa del Granchio è un lascito) e la nascita delle stelle di neutroni. Nel 1973 fu scoperta ad Arecibo la prima pulsar binaria, poi rivelatasi una coppia di due stelle di neutroni; dopo 20 anni di osservazioni, questa pulsar, nota come PSR B1913+16, ha condotto Joe Taylor e Russel Hulse al premio Nobel per la Fisica per la verifica che il decadimento della sua orbita era in linea colle predizioni di Albert Einstein. Nel 1983, sempre ad Arecibo, è stata scoperta la prima pulsar al millisecondo, PSR B1937+21, prototipo di quella classe di orologi cosmici ultraprecisi che sono oggi utilizzati come rivelatori di onde gravitazionali ultra-lunghe, nel contesto dei cosiddetti Pulsar Timing Array.

Nel 1992 è stata la volta del primo sistema planetario extrasolare in assoluto, composto dai pianeti Poltergeist e Phobetor (a cui se ne aggiungerà un terzo nel 1994) entrambi di massa pari a 3-4 volte la massa della Terra e orbitanti attorno alla stella pulsar PSR B1257+12. A tal proposito, notiamo che nel 2019 è stato assegnato il premio Nobel per la scoperta di 51 Peg b, primo pianeta extrasolare (avvenuta nel 1995); ma la motivazione del premio specifica che si trattava del primo pianeta extrasolare orbitante attorno ad una stella di tipo solare, con ciò automaticamente escludendo il caso precedente dei pianeti scoperti nel 1992. Nel 2008, la straordinaria sensibilità del telescopio permise inoltre di scoprire la presenza di acido cianidrico e di metanimina (entrambe molecole prebiotiche) all’interno della galassia Arp220, localizzata a 245 milioni di anni luce da noi.

Arecibo operava non solo in ricezione, ma anche in trasmissione, con opportune sirene di allarme per tenere scienziati, tecnici e visitatori lontani dall’antenna nel momento in cui trasmetteva. Ciò ha permesso di usare questa antenna anche come un radar, per mappare non solo la ionosfera terrestre, ma anche corpi del sistema solare, come i pianeti vicini e soprattutto alcuni temibili asteroidi in orbita prossima a quella del nostro pianeta. Così ad esempio, nel 1964, a pochi mesi dalla sua apertura, mappe radar di Arecibo permisero di misurare il periodo di rotazione di Mercurio, abbassando di 29 giorni la precedente erronea misura. Nel 1989, il radar di Arecibo generò la prima mappa nella storia di un asteroide, quella di 4769 Castalia. Molte altre ne seguirono. Tale capacità al momento non è disponibile in nessun altro strumento del pianeta.

In effetti, questa unicità tecnologica ha permesso ad Arecibo di raggiungere il culmine della sua notorietà scientifica il 16 novembre del 1974, allorquando la potenza del suo trasmettitore fu concentrata dall’antenna in un’unica direzione, dove vennero convogliati 20 TeraWatt (20 mila miliardi di Watt!), indirizzati tutti verso l’Ammasso Globulare di Ercole, un sistema composto da circa mezzo milione di stelle poste a una distanza di circa 23000 anni luce da noi. Per i 3 minuti di durata del messaggio, ideato da Frank Drake (il padre della ricerca di vita extraterrestre e del progetto Seti, Search for ExtraTerrestrial Intelligence, nonché per due anni direttore del radio telescopio di Arecibo), il pianeta Terra fu la più brillante sorgente radio dell’intero Universo alla frequenza di trasmissione centrata a 2,830 GHz. Nessuna civiltà extraterrestre eventualmente localizzata sul cammino del raggio e dotata di apparecchi per ricevere onde radio potrebbe mancarne la ricezione.

Il radio telescopio di Arecibo è stato pure al centro di numerosi ciak cinematografici, fra cui alcune scene del film horror “Species” (1995, con Ben Kingsley), del film di fantascienza “Contact” (1997, con Jodie Foster su testo di Carl Sagan), di un episodio della iconica serie “X-Files” (1994). Nell’immaginario collettivo è però soprattutto ben presente la figura di Pierce Brosnan che percorre, fra mille acrobazie, il lungo camminamento sul vuoto per raggiungere il Dome, nel contesto del 17.esimo film della saga di James Bond, “GoldenEye” (1995)

Nella mia visita ad Arecibo, ammetto che quello è stato anche il mio primo pensiero, mentre camminavo con circospezione sulla grata della passerella verso il Dome. Poi, appena giunto all’interno del Dome stesso, sospeso a 150 metri sul vuoto, il fascino della scienza prese di nuovo immediatamente e completamente ad il sopravvento. Stazionai per ore e ore accucciato in un angolo, sopra un piano inclinato nella stanza dei ricevitori, di fronte alle decine di invenzioni tecnologiche che rendevano unico quel luogo, che sapevano di storia della creatività umana e che odoravano di grandi scoperte. Di là dalle prioritarie considerazioni su quanto la scienza abbia perso con Arecibo, resta davvero forte l’amarezza al pensiero che quel prodigio dell’intelligenza umana sia ora a rischio di disintegrarsi al suolo e che non sarà mai più possibile lasciarsi emozionare da quel luogo unico, appeso sopra la foresta equatoriale dell’isola di Portorico.

Immagine in evidenza di Evilkalla at English Wikipedia, CC BY-SA 3.0

[Il triste aggiornamento – 1° dicembre 2020: come si temeva, Arecibo non ce l’ha fatta ad aspettare un’improbabile riparazione, e la struttura è definitivamente e rovinosamente crollata al suolo alle 7 e 55 del mattino, ora locale. La redazione]

4 thoughts on “Il triste collasso del radiotelescopio di Arecibo

    • 1 Dicembre 2020 in 22:27
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      Purtroppo è vero . È crollato oggi.

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  • 1 Dicembre 2020 in 16:19
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    Essendo un radioteloscopio è corretto parlare di specchio? Su Wikipedia leggo: “La superficie dell’antenna è formata da 38 778 pannelli in alluminio, ciascuno dei quali misura tra 1 e 2 metri di lato, sostenuti da una maglia di cavi di acciaio”. Con specchio si intende una qualunque superficie riflettente?

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    • 2 Dicembre 2020 in 12:40
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      Sono sempre fotoni, a lunghezze d’onda molto più alte rispetto alla luce visibile e infrarossa, e su quei pannelli si riflettono esattamente come i fotoni ottici su uno specchio. Una curiosità tecnica: avrai notato che i pannelli sono forati, e che molte parabole di altre antenne per esempio sono formate da una rete e non da una superficie liscia? Quei fori, o le maglie della rete, sono molto più piccoli della lunghezza d’onda che deve essere riflessa dalla parabola. Analogamente, anche gli specchi dei telescopi ottici sono lucidati in modo che le asperità sulla superficie siano più piccole di frazioni della lunghezza d’onda della luce che deve essere riflessa. Certo, quando si parla di lunghezze di decimetri anziché di nanometri è più semplice costruire una parabola 🙂

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