I ricercatori dell'INAF ingannano la fisica usando i pannelli mobili del radiotelescopio di San Basilio. La nuova tecnica di "super-risoluzione" permette di vedere dettagli cosmici minuscoli senza dover costruire parabole più grandi (e più costose).

di Pasqualino Trubia

Per decenni i manuali di fisica lo hanno considerato un confine invalicabile: un telescopio non può mettere a fuoco un dettaglio più piccolo del suo "limite di diffrazione". Da ieri, quei manuali andranno riscritti. E la penna che li ha corretti si trova in Sardegna, a San Basilio, sulla gigantesca parabola da 64 metri del Sardinia Radio Telescope (SRT).

Per la prima volta al mondo, un team di ricercatori dell'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) è riuscito a dimostrare operativamente la tecnica della "super-risoluzione" su un radiotelescopio a parabola singola. L'esperimento, guidato dal tecnologo Luca Olmi (INAF Arcetri) insieme ai ricercatori dell'Osservatorio di Cagliari Carlo Migoni, Matteo Murgia e Sergio Poppi, è stato pubblicato sulla prestigiosa rivista Experimental Astronomy.

La fenomenologia della scoperta: come "ingrandire" senza ingrandire Il cuore del problema è geometrico ed economico. Che cos'è il potere risolutivo e il limite di diffrazione? Immaginate di guardare i fari di un'auto in lontananza nella notte. Se l'auto è molto lontana, i due fari sembreranno un'unica luce. Man mano che si avvicina, il vostro occhio riuscirà a "risolvere" l'immagine, distinguendo le due luci separate. Nei telescopi funziona allo stesso modo: la capacità di distinguere due stelle vicinissime dipende dal diametro dello specchio (o dell'antenna). Più è grande la parabola, più piccoli sono i dettagli che riesce a separare. Il "limite di diffrazione" è la barriera fisica oltre la quale la luce si sgrana irrimediabilmente, impedendo di vedere oltre, a meno di non costruire uno strumento enorme e costosissimo.

Gli scienziati dell'INAF hanno trovato il modo di aggirare questo ostacolo, aumentando artificialmente l'acume visivo dell'antenna senza aggiungervi un solo centimetro di metallo.

Il trucco della "Pupilla Toraldo" La magia tecnologica è stata resa possibile dalla natura stessa del Sardinia Radio Telescope. La sua superficie non è un pezzo unico, ma è "attiva": è composta da centinaia di pannelli di alluminio mobili, mossi da attuatori meccanici di precisione.

Il team ha ripreso una teoria matematica formulata nel 1952 dal fisico italiano Giuliano Toraldo di Francia. Programmando i pannelli mobili del telescopio sardo, gli scienziati hanno fatto assumere all'enorme parabola la geometria concentrica di una "pupilla Toraldo". Questo trucco meccanico ha letteralmente modellato e ristretto il fascio di onde radio in arrivo dal cosmo, garantendo una nitidezza d'immagine superiore ai limiti teorici del telescopio. A tracciare il bilancio dell'operazione è il primo autore dello studio, Luca Olmi: «Il limite di diffrazione di un telescopio è stato erroneamente considerato insuperabile per molti decenni. [...] Il nostro lavoro dimostra per la prima volta, e in forma operativa, che tale limite è superabile. Suggeriamo, inoltre, un metodo per aumentare considerevolmente le capacità osservative e scientifiche di un telescopio, incrementandone il potere risolutivo».

Il compromesso tecnico, spiega Olmi, è vantaggioso: «Anche un telescopio relativamente piccolo potrebbe avere, con questo metodo, lo stesso potere risolutivo di un telescopio più grande, al costo di una perdita accettabile di sensibilità».

Il futuro: vecchie antenne, nuova vita Il risultato ottenuto in Sardegna non è solo una dimostrazione accademica di virtuosismo fisico, ma un salvagente economico per la scienza spaziale. Fino a oggi, per vedere più lontano bisognava spendere miliardi per costruire parabole sempre più gigantesche o complessi sistemi di decine di antenne collegate tra loro. Questa scoperta permetterà invece di "ringiovanire" e potenziare le parabole già esistenti (come quelle gemelle dell'INAF a Medicina e Noto), allungandone la vita operativa e garantendo all'Italia una tecnologia esportabile anche in settori strategici e commerciali, come le comunicazioni satellitari.