Square Kilometre Array

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Square Kilometre Array (SKA)
SKA overview.jpg
Stato Australia, Sudafrica
Localizzazione Australia / South Africa
Coordinate 30°43′16.07″S 21°24′40.06″E / 30.72113°S 21.411128°E-30.72113; 21.411128Coordinate: 30°43′16.07″S 21°24′40.06″E / 30.72113°S 21.411128°E-30.72113; 21.411128
Costruito nel Fase 1 2018-2023
Fase 2 2023-2030
[1]
Prima luce nel 2020 (prevista)
Caratteristiche tecniche
Tipo Apparato di antenne fasate
Area 1 000 000 m2
Sito ufficiale

Lo Square Kilometre Array (SKA) è un progetto internazionale[2] di rilevamento di onde radio mediante un radiotelescopio in costruzione in Australia ed in Sud Africa per sondare lo spazio profondo. Lo SKA avrà un'apertura totale di un chilometro quadrato, opererà su un ampio spettro di frequenze e le sue dimensioni lo renderanno 50 volte più sensibile di un qualsiasi altro radiotelescopio. Richiederà una centrale elaborativa ad altissime prestazioni e collegamenti a lungo raggio con una capacità maggiore di tutto il traffico internet globale del 2015.[3] Il radiotelescopio sarà capace di analizzare il cielo con una velocità diecimila volte superiori a quanto sia mai stato fatto prima.

Grazie a stazioni riceventi che si estendono per una distanza di almeno 3000 chilometri da un nucleo centrale, metterà alla prova la capacità dei radioastronomi fornendo le immagini a maggior risoluzione di tutta la storia dell'astronomia. Lo SKA sarà costruito sia nell'emisfero australe, sia in stati sub-Sahariani, con due centri principali in Sud Africa e in Australia, dove la vista della Via Lattea è la migliore e dove sono minori le interferenze radio.[4]

Costruzione[modifica | modifica wikitesto]

L'inizio della costruzione dello SKA è programmato per il 2018 mentre le prime osservazioni sono previste per il 2020. Lo SKA sarà costruito in due fasi.

La Fase 1 (2018-2023) rappresenterà circa il 10% delle potenzialità dell'intero telescopio. I costi della fase uno sono stati limitati nel 2013 a 650 milioni di euro, mentre non è stato ancora stabilito un tetto di spesa per la Fase 2.

Il 28 aprile 2017 è stato ufficializzato l'inizio dei lavori.[5]

Quartier generale[modifica | modifica wikitesto]

Il quartier generale del progetto è stato collocato allo Jodrell Bank Observatory, nel Regno Unito. Queste sede ha prevalso sull'altro candidato, il Castello Carrarese di Padova, a conclusione di un processo decisionale condizionato, nelle sue fasi finali, da opache interferenze politiche e pesanti pressioni esterne esercitate dal premier britannico David Cameron[6].

Organizzazione[modifica | modifica wikitesto]

Lo SKA, progetto globale con dieci stati membri, punta a rispondere ad alcune domande fondamentali riguardanti l'origine e l'evoluzione dell'Universo. Nel Novembre del 2011 si è passati da una collaborazione internazionale a un'azienda indipendente e no-profit, la "SKA Organisation", i cui membri sono:

  • Australia: Dipartimento dell'Industria e della Scienza
  • Canada: Consiglio Nazionale delle Ricerche
  • Cina: Osservatorio Astronomico Nazionale dell'Accademia Cinese delle Scienze
  • Germania: Ministro Federale dell'Educazione e della Ricerca (ritiratasi nel 2014)
  • India: Centro Nazionale per la Radio Astrofisica
  • Italia: Istituto Nazionale di Astrofisica
  • Nuova Zelanda: Ministero dello Sviluppo Economico
  • Sud Africa: Fondazione Nazionale di Ricerca
  • Svezia: Osservatorio Spaziale Onsala
  • Olanda: Organizzazione Olandese per la Ricerca Scientifica
  • Regno Unito: Consiglio per le Strutture Scientifiche e Tecnologiche

Descrizione[modifica | modifica wikitesto]

Lo SKA combinerà i segnali ricevuti da migliaia di piccole antenne sparse su una distanza di oltre 3000 km per simulare un radiotelescopio gigante capace di sensibilità e risoluzione angolare altissime. Lo SKA avrà anche un campo visivo molto ampio, con un picco di 200 gradi quadrati a frequenza inferiori a 1 GHz e un campo di più di un grado quadrato (circa 5 Lune piene) a frequenze maggiori. Un'idea innovativa è l'uso di matrici sul piano focale utilizzando antenne in fase per ottenere punti di vista multipli. Questo incrementerà moltissimo la velocità di analisi dello SKA e consentirà a più utenti di osservare differenti parti di cielo simultaneamente. La combinazione di un campo di vista molto ampio con l'alta sensibilità fa immaginare che lo SKA trasformerà lo studio dell'Universo.

Lo SKA fornirà una copertura continua su frequenze comprese tra i 50 MHz e i 14 GHz nelle prime due fasi della sua costruzione. Una terza fase estenderà la gamma di frequenze fino a 30GHZ.

La gamma di frequenze da 50 MHz a 14 GHz non può essere coperta utilizzando un solo tipo di antenna, dal momento che essa varia di più di due ordini di grandezza. Pertanto, lo SKA comprenderà apparati costituiti da tre tipi di antenna, lo SKA-low, lo SKA-mid, e i raggruppamenti di parabole.

  1. SKA-low array: un raggruppamento fasato di semplici antenne a dipolo, per coprire lo spettro di frequenze dai 50 ai 350 MHz. Queste saranno raggruppate in stazioni di 100m di diametro contenenti circa 90 elementi ciascuna.
  2. SKA-mid array: un apparato formato da diverse antenne paraboliche per coprire le frequenze dai 350 MHz ai 14 GHz. Ci si aspetta che il progetto dell'antenna seguirà quello dello Allen Telescope Array, utilizzando un'antenna offset gregoriana avente un'altezza di 15 metri e una larghezza di 12 metri.
  3. SKA-survey array: uno schieramento compatto di antenne paraboliche di 12-15 metri di diametro ciascuna per frequenze a medio raggio, ognuna equipaggiata con innovativi sistemi fasati multi-beam con un punto di vista molto ampio.

Obiettivi principali[modifica | modifica wikitesto]

Le potenzialità di SKA serviranno a cercare una risposta a molte domande in astrofisica, fisica fondamentale, cosmologia e astrofisica delle particelle, oltre che ampliare l'orizzonte dell'universo osservabile. Una serie di progetti-chiave che sono stati selezionati per essere implementati attraverso lo SKA sono elencati a seguire.

Prove estreme della relatività generale[modifica | modifica wikitesto]

Per almeno cento anni, la teoria della relatività generale di Albert Einstein ha fornito predetto in modo accurato il risultato di qualsiasi esperimento pensato per metterla alla prova. Molti di questi esperimenti, inclusi i più stringenti, sono stati portati a termite per mezzo di misurazioni radioastronomiche. Utilizzando pulsar come rilevatori di onde gravitazionali cosmiche, o pulsar periodiche scoperte a orbitare attorno a buchi neri, gli astronomi saranno in grado di esaminare i limiti della relatività generale, come il comportamento dello spazio-tempo in regioni di spazio con curvature estreme. L'obiettivo è quello di rilevare se la teoria di Einstein è una descrizione corretta dello spaziotempo e della gravità, oppure se sono necessarie teorie alternative alla relatività generale per spiegare i fenomeni osservati.

Galassie, cosmologia, materia oscura ed energia oscura[modifica | modifica wikitesto]

La sensibilità dello SKA nella Riga a 21 cm dell'idrogeno neutro consentirà di mappare un miliardo di galassie oltre i confini dell'Universo osservabile. La rilevazione della struttura a larga scala del cosmo fornirà vincoli per determinare i processi risultanti la formazione e l'evoluzione delle galassie. Visualizzare l'idrogeno attraverso l'Universo fornirà un disegno tridimensionale delle prime ondulazioni delle strutture che hanno formato le singole galassie e i raggruppamenti. Questo potrà anche consentire la misurazione degli effetti causati dall'energia oscura che stanno provocando l'incremento del tasso di espansione dell'universo.

Le misurazioni cosmologiche consentite dalle analisi della galassia effettuata dallo SKA includono modelli di prova per energia oscura, gravità, universo primordiale e cosmologia fondamentali. Questi esperimenti sono tutti riassunti in una serie di articoli disponibili in rete.

L'epoca della reionizzazione[modifica | modifica wikitesto]

Lo SKA è pensato per fornire dati osservativi relativi all'Era Oscura (entro i 300.000 anni dopo il Big Bang, quando termina la radiazione e l'universo si raffredda), e al tempo della Prima Luce (un miliardo di anni dopo, quando si osservano per la prima volta le giovani galassie). Osservando la distribuzione primordiale del gas, lo SKA dovrebbe essere in grado di vedere come l'Universo si è gradualmente illuminato non appena stelle e galassie si sono formate ed evolute. Il periodo compreso tra l'Età Oscura e la Prima Luce è considerato il primo capitolo nella storia cosmica della creazione e l'importanza di vedere questo evento è la ragione principale per cui è stato progettato lo SKA. Per vedere indietro fino alla Prima Luce è necessario un telescopio 100 volte più potente dell'attuale radiotelescopio più grande al mondo.

Magnetismo cosmico[modifica | modifica wikitesto]

Non è ancora possibile rispondere alle domande fondamentali riguardanti l'origine e l'evoluzione dei campi magnetici cosmici, ma è chiaro che si tratta di componenti molto importanti nello spazio interstellare e intergalattico. Mappando l'effetto del magnetismo sulla radiazione di galassie molto distanti, lo SKA analizzerà la forma del magnetismo cosmico e il ruolo che ha giocato nell'evoluzione dell'Universo

Ricerca di vita extraterrestre[modifica | modifica wikitesto]

Questo programma scientifico chiave, chiamato "Cradle of Life" (culla della vita), si focalizzerà su tre obiettivi: dischi protoplanetari in zone abitabili, ricerca di materiale chimico prebiotico, e ricerca di vita extraterrestre intelligente (SETI).

Storia e sviluppi futuri[modifica | modifica wikitesto]

Lo SKA è stato concepito nel 1991 e organizzato da un gruppo di lavoro internazionale nel 1993, con la firma del primo Memorandum di Accordo nel 2000. Vi è stato in seguito un considerevole sviluppo culminato con l'inizio di PrepSKA nel 2008, conclusosi con un progetto completo dello SKA nel 2012. La costruzione della Fase 1 avrà luogo dal 2018 al 2020 e fornirà un apparato in grado di portare a termine i primi esperimenti. La Fase due sarà completata nel 2025, quando si avrà la sensibilità completa sulla gamma di frequenze almeno fino a 14GHZ. La previsione di spesa del progetto SKA è di 2 miliardi di euro, cifra in cui sono compresi i 650 milioni necessari per il completamento della Fase 1 nel 2020.

Elaborazione dei dati prodotti[modifica | modifica wikitesto]

L'avvio del progetto pone una notevole sfida in termini di tecnologia e matematica applicata[8] per il trattamento dell'ingentissima quantità di dati prodotti dai sensori: saranno richieste enormi capacità di archiviazione e l'ausilio di algoritmi molto efficienti per ottenere un'elaborazione dei segnali in tempo reale, in modo da ridurre la quantità di informazione ai soli dati rilevanti.

A metà 2011 si stimava, per l'array di sensori, la capacità di generare un traffico di dati grezzi pari a un exabyte al giorno, che potrebbe essere compresso a circa 10 petabyte[9].

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ The project timeline, SKA Organisation. URL consultato il 28 ottobre 2014.
  2. ^ Paesi partecipanti - collaborazioni, skatelescope.org.
  3. ^ The Square Kilometre Array, p.19 (PDF).
  4. ^ Amos, Jonathan (25 May 2012), "Africa and Australasia to share Square Kilometre Array".
  5. ^ Construction Begins On Headquarters For The World’s Largest Radio Telescope, skatelescope.org.
  6. ^ (EN) An array of problems, in Nature, vol. 519, nº 129, 12 marzo 2015, DOI:10.1038/519129a. URL consultato il 26 giugno 2016.
  7. ^ a b c SKA: programma "Cradle of life", skatelescope.org.
  8. ^ (EN) Monster telescope needs mind-bending mathematics to uncover secrets of the universe, su The Conversation, 24 novembre 2014. URL consultato il 19 agosto 2016.
  9. ^ (EN) SKA telescope to generate more data than entire Internet in 2020, su Computerworld, IDG Communications, 2011. URL consultato il 2 aprile 2015.

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

Controllo di autorità ISNI: (EN0000 0004 0569 9009