Credito d'immagine: Gemelli
Per gli investitori che cercano la prossima cosa sicura, il rivestimento d'argento sullo specchio telescopico Gemini South da 8 metri potrebbe sembrare il segreto di un addetto ai lavori per investire in questo prezioso metallo per un enorme profitto. Tuttavia, si scopre che questo immenso specchio ha richiesto meno di due once (50 grammi) di argento, non abbastanza per registrarsi sui mercati dei metalli preziosi. Il vero ritorno sul brillante investimento di Gemini è il modo in cui fornisce una sensibilità senza precedenti da terra quando si studiano oggetti caldi nello spazio.
Il nuovo rivestimento, il primo del suo genere in assoluto a rivestire la superficie di un grandissimo specchio astronomico, è tra gli ultimi passi nel rendere Gemini il più potente telescopio a infrarossi sul nostro pianeta. "Non c'è dubbio che con questo rivestimento, il telescopio Gemini Sud sarà in grado di esplorare regioni di formazione stellare e planetaria, buchi neri ai centri di galassie e altri oggetti che finora hanno eluso altri telescopi", ha affermato Charlie Telesco del Università della Florida specializzata nello studio delle regioni di formazione stellare e planetaria nell'infrarosso medio.
Coprire lo specchio Gemini con argento utilizza un processo sviluppato in diversi anni di test e sperimentazione per produrre un rivestimento che soddisfi i severi requisiti della ricerca astronomica. Il principale ingegnere ottico di Gemini, Maxime Boccas, che ha supervisionato lo sviluppo del rivestimento a specchio, ha dichiarato: "Immagino che potresti dire che dopo diversi anni di duro lavoro per identificare e mettere a punto il rivestimento migliore, abbiamo trovato il nostro rivestimento d'argento!"
La maggior parte degli specchi astronomici sono rivestiti di alluminio mediante un processo di evaporazione e richiedono una ricopertura ogni 12-18 mesi. Poiché gli specchi gemelli Gemini sono ottimizzati per la visualizzazione di oggetti con lunghezza d'onda sia ottica che infrarossa, è stato specificato un rivestimento diverso. La pianificazione e l'implementazione del processo di rivestimento in argento per Gemelli è iniziata con la progettazione di due camere di rivestimento larghe 9 metri situate presso le strutture dell'osservatorio in Cile e nelle Hawaii. Ogni impianto di verniciatura (originariamente costruito dal Royal Greenwich Observatory nel Regno Unito) incorpora dispositivi chiamati magnetroni per "sputare" un rivestimento sullo specchio. Il processo di sputtering è necessario quando si applicano rivestimenti multistrato sugli specchi Gemini per controllare accuratamente lo spessore dei vari materiali depositati sulla superficie dello specchio. Un processo di rivestimento simile viene comunemente utilizzato per il vetro architettonico per ridurre i costi di condizionamento dell'aria e produrre un riflesso estetico e un colore al vetro sugli edifici, ma questa è la prima volta che viene applicato a un grande specchio telescopico astronomico.
Il rivestimento è costituito da una pila di quattro singoli strati per assicurare che l'argento aderisca alla base di vetro dello specchio e sia protetto da elementi ambientali e reazioni chimiche. Come tutti gli argenti sanno, l'appannamento sull'argento riduce il riflesso della luce. Il degrado di un rivestimento non protetto su uno specchio del telescopio avrebbe un profondo impatto sulle sue prestazioni. I test effettuati presso Gemini con dozzine di piccoli campioni di specchi negli ultimi anni mostrano che il rivestimento argentato applicato allo specchio Gemini dovrebbe rimanere altamente riflettente e utilizzabile per almeno un anno tra le pitture.
Oltre al grande specchio primario, anche lo specchio secondario da 1 metro del telescopio e un terzo specchio che dirige la luce verso strumenti scientifici sono stati rivestiti con gli stessi rivestimenti d'argento protetti. La combinazione di questi tre rivestimenti a specchio e altre considerazioni di progettazione sono tutti responsabili del drammatico aumento della sensibilità dei Gemelli alle radiazioni infrarosse termiche.
Una misura chiave delle prestazioni di un telescopio nell'infrarosso è la sua emissività (quanto calore emette effettivamente rispetto alla quantità totale che può teoricamente emettere) nella parte termica o nell'infrarosso medio dello spettro. Queste emissioni producono un rumore di fondo rispetto al quale devono essere misurate le fonti astronomiche. I Gemelli hanno la più bassa emissività termica totale di qualsiasi grande telescopio astronomico sul terreno, con valori inferiori al 4% prima di ricevere il suo rivestimento d'argento. Con questo nuovo rivestimento, l'emissività di Gemini South scenderà a circa il 2%. Ad alcune lunghezze d'onda questo ha lo stesso effetto sulla sensibilità dell'aumento del diametro del telescopio Gemini da 8 a oltre 11 metri! Il risultato è un aumento significativo della qualità e della quantità dei dati a infrarossi di Gemini, che consente il rilevamento di oggetti che altrimenti andrebbero persi nel rumore generato dal calore che si irradia dal telescopio. È comune tra gli altri telescopi terrestri avere valori di emissività superiori al 10%
La procedura di ricopertura è stata eseguita con successo il 31 maggio e il nuovo specchio Gemini South rivestito è stato reinstallato e calibrato nel telescopio. Gli ingegneri stanno attualmente testando i sistemi prima di riportare il telescopio a pieno regime. Lo specchio Gemini North su Mauna Kea subirà lo stesso processo di rivestimento entro la fine di quest'anno.
Perché argento
Il motivo per cui gli astronomi desiderano utilizzare l'argento come superficie su uno specchio del telescopio risiede nella sua capacità di riflettere alcuni tipi di radiazione infrarossa in modo più efficace dell'alluminio. Tuttavia, non è solo la quantità di luce infrarossa che viene riflessa, ma anche la quantità di radiazione effettivamente emessa dallo specchio (la sua emissività termica) che rende l'argento così attraente. Questo è un problema significativo quando si osserva nella regione dell'infrarosso medio (termico), che è essenzialmente lo studio del calore dallo spazio. ? Il vantaggio principale dell'argento è che riduce l'emissione termica totale del telescopio. Questo a sua volta aumenta la sensibilità degli strumenti a infrarossi medi sul telescopio e ci consente di vedere oggetti caldi come i vivai stellari e planetari in modo significativamente migliore? ha detto Scott Fisher un astronomo a infrarossi medi presso Gemini.
Il vantaggio ha comunque un prezzo. Per utilizzare l'argento, il rivestimento deve essere applicato in più strati, ciascuno con uno spessore molto preciso e uniforme. Per fare ciò, vengono utilizzati dispositivi chiamati magnetroni per applicare il rivestimento. Funzionano circondando una piastra metallica estremamente pura (chiamata bersaglio) con una nuvola di gas al plasma (argon o azoto) che espelle gli atomi dal bersaglio e li deposita uniformemente sullo specchio (che ruota lentamente sotto il magnetron). Ogni strato è estremamente sottile; con lo strato d'argento solo circa 0,1 micron di spessore o circa 1/200 di spessore di un capello umano. La quantità totale di argento depositato sullo specchio è approssimativamente pari a 50 grammi.
Studiare il calore originato dallo spazio
Alcuni degli oggetti più intriganti nell'universo emettono radiazioni nella parte infrarossa dello spettro. Spesso descritta come "radiazione di calore", la luce infrarossa è più rossa della luce rossa che vediamo con i nostri occhi. Le fonti che emettono in queste lunghezze d'onda sono ricercate dagli astronomi poiché la maggior parte della loro radiazione infrarossa può passare attraverso nuvole di polvere di gas oscurante e rivelare segreti altrimenti nascosti alla vista. Il regime della lunghezza d'onda dell'infrarosso è suddiviso in tre regioni principali, l'infrarosso vicino, medio e lontano. Il vicino infrarosso è appena oltre ciò che l'occhio umano può vedere (più rosso del rosso), l'infrarosso medio (spesso chiamato infrarosso termico) rappresenta lunghezze d'onda più lunghe della luce solitamente associate a fonti di calore nello spazio e l'infrarosso lontano rappresenta regioni più fredde.
Il rivestimento d'argento Gemini consentirà i miglioramenti più significativi nella parte dello spettro a infrarossi termici. Gli studi in questa gamma di lunghezze d'onda includono regioni di formazione di stelle e pianeti, con un'intensa ricerca che cerca di capire come si è formato il nostro sistema solare circa cinque miliardi di anni fa.
Fonte originale: Gemini
