I radiotelescopi non hanno l'aspetto dei telescopi ottici, ma funzionano secondo lo stesso principio fondamentale: raccogliere la luce, focalizzarla e analizzarla. La differenza risiede nella lunghezza d'onda. Secondo l'Osservatorio Nazionale di Radioastronomia degli USA (NRAO), i radiotelescopi osservano lunghezze d'onda all'incirca tra 1 millimetro e 10 metri, molto più lunghe dei pochi cento nanometri della luce visibile, motivo per cui le loro 'lenti' sono piatti metallici anziché vetro.
Trasformare un sussurro debole in dati utilizzabili
L'NRAO descrive i segnali radio cosmici come straordinariamente deboli, osservando che un singolo segnale di telefono cellulare porta approssimativamente un miliardo miliardi di volte più potenza delle deboli onde radio cosmiche che questi telescopi sono costruiti per rilevare. Per catturare qualcosa di utile, un radiotelescope ha bisogno di una grande area di raccolta e di elettronica sensibile.
- Un piatto parabolico, la cui forma curva riflette le onde radio in arrivo verso un unico punto focale sopra di esso
- Un corno di alimentazione in quel fuoco, un imbuto metallico dimensionato alla lunghezza d'onda in esame, che convoglia le onde nel ricevitore
- Un ricevitore, spesso supercooled, che rileva il segnale e lo passa avanti
- Un amplificatore che potenzia il segnale prima che venga registrato per l'analisi
Collegare i telescopi insieme: interferometria
Un singolo piatto, per quanto grande, non può eguagliare i dettagli fini che un telescopio ottico può ottenere. L'NRAO spiega che i radioastronomi risolvono questo problema con l'interferometria: puntando più antenne sullo stesso oggetto e utilizzando un supercomputer chiamato correlatore per combinare i loro segnali come se provenissero da un unico telescopio gigante. Poiché lo stesso segnale cosmico arriva a ciascuna antenna in un istante leggermente diverso, le differenze di tempistica risultanti consentono agli astronomi di ricostruire molti più dettagli di quanti potrebbe catturare da solo un singolo piatto. L'NRAO nota che i correlatori possono funzionare a velocità femtosecondi, eseguendo fino a 16 quadrilioni di operazioni al secondo, e che il suo Very Long Baseline Array diffonde le antenne attraverso i continenti, sincronizzate da orologi atomici a maser di idrogeno accurati a pochi miliardesimi di secondo.
Immagini di un buco nero con un telescopio delle dimensioni della Terra
La dimostrazione più chiara di questa tecnica è l'Event Horizon Telescope (EHT). Secondo l'NRAO, collega otto radiotelescopi terrestri distribuiti sul globo, che hanno osservato insieme durante una campagna nel 2017 utilizzando interferometria a base molto lunga, in modo che agissero come un singolo strumento delle dimensioni approssimativamente della Terra. Ogni telescopio ha registrato approssimativamente 350 terabyte di dati al giorno; le registrazioni sono state successivamente trasportate ai correlatori specializzati presso l'Istituto Max Planck per la Radioastronomia e l'Osservatorio MIT Haystack per essere combinate.
L'obiettivo era il buco nero supermassiccio al centro della galassia M87. Il suo orizzonte degli eventi si estende per circa 40 miliardi di chilometri, eppure dalla Terra l'anello luminoso risultante attorno alla sua ombra misurava solo circa 40 microarcsecondi – una scala che l'NRAO paragona a 'misurare la lunghezza di una carta di credito sulla superficie della Luna'. I dati combinati hanno prodotto la prima immagine in assoluto dell'ombra di un buco nero.
Catturare lampi di frazioni di secondo da tutto l'universo
Non ogni radiotelescope si affida a un piatto. CHIME, l'Esperimento canadese di mappatura dell'intensità dell'idrogeno presso l'Osservatorio radioastrofisico del Dominio in Columbia Britannica, utilizza quattro reflettori cilindrici fissi a forma di mezza tubatura senza parti mobili, secondo MIT Physics. Invece di hardware di steering, il suo correlatore elabora circa 7 terabit di dati al secondo per ricostruire digitalmente i segnali provenienti da migliaia di direzioni nel cielo contemporaneamente.
Questo design ha reso CHIME straordinariamente efficace nel catturare veloci lampi radio (FRB), lampi di durata millisecondo di energia radio provenienti dallo spazio profondo. Nel suo primo anno di operazione, 2018–2019, CHIME ha rilevato 535 nuovi FRB, quasi quadruplicando i circa 140 lampi noti in tutto il mondo fino a quel momento, ha riferito MIT Physics. Il bottino includeva 18 sorgenti che esplodevano ripetutamente, uno schema che suggeriva che gli FRB ricorrenti e quelli unici potrebbero derivare da meccanismi astrofisici diversi.
Il piatto più grande del mondo e cosa viene dopo
Il telescopio radio sferico ad apertura di cinquecento metri della Cina (FAST), costruito in una valle naturale nella provincia di Guizhou, ha un piatto da 500 metri realizzato in circa 4.400 pannelli di alluminio regolabili, dandogli un'apertura effettiva di circa 300 metri in qualsiasi momento, secondo EarthSky. Osserva lunghezze d'onda da 10 centimetri a 4,3 metri e detiene circa il doppio dell'area di raccolta del piatto Arecibo da 305 metri che ha superato in dimensioni. FAST è diventato completamente operativo nel gennaio 2020 e ha iniziato ad allocare circa il 10% del suo tempo di osservazione ai ricercatori internazionali nell'agosto 2021.
Questa sensibilità si è tradotta in un bottino da record di pulsar – stelle di neutroni che ruotano velocemente che spazzano fasci di onde radio oltre la Terra come un faro. A partire da ottobre 2025, FAST aveva identificato 1.152 pulsar, più della somma totale trovata da altri telescopi in tutto il mondo nello stesso periodo, ha riferito l'emittente statale cinese CGTN.
Il prossimo salto di scala è già in costruzione. L'Osservatorio SKA sta costruendo due array complementari, secondo la sua stessa descrizione del progetto: SKA-Low in Australia Occidentale, con 131.072 antenne distribuite su una linea di base massima di 74 chilometri, e SKA-Mid in Sud Africa, con 197 antenne a piatto che si estendono su una linea di base massima di 150 chilometri. Insieme i due siti hanno lo scopo di consentire agli astronomi di studiare la struttura galattica, gli ambienti intorno ai buchi neri e le onde gravitazionali con maggiore dettaglio di quanto gli strumenti esistenti consentano.
Radiotelescopi e array menzionati in questo articolo| Strumento | Posizione | Design | Figura chiave |
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| FAST | Guizhou, Cina | Singolo piatto da 500 m, circa 4.400 pannelli regolabili | 1.152 pulsar trovati a ottobre 2025 (CGTN) |
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| CHIME | Columbia Britannica, Canada | Quattro reflettori cilindrici fissi, nessuna parte mobile | 535 nuovi lampi radio veloci nel primo anno (MIT Physics) |
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| Event Horizon Telescope | Rete globale (virtuale) | VLBI che collega 8 osservatori, linea di base delle dimensioni della Terra | Prima immagine di buco nero, M87, campagna 2017 (NRAO) |
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| SKA-Low | Australia Occidentale | 131.072 antenne | Linea di base max 74 km (SKAO) |
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| SKA-Mid | Sud Africa | 197 antenne a piatto | Linea di base max 150 km (SKAO) |
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Domande
- Che cos'è un radiotelescope?
- È uno strumento, solitamente un grande piatto o una rete di antenne, che raccoglie la luce di lunghezza d'onda radio (approssimativamente da 1 millimetro a 10 metri) dallo spazio, la mette a fuoco, l'amplifica e la registra per l'analisi, secondo l'NRAO.
- Perché gli astronomi collegano più radiotelescopi insieme?
- Un singolo piatto non può eguagliare i dettagli fini che i telescopi ottici raggiungono, quindi i radioastronomi utilizzano l'interferometria: combinando i segnali da più antenne con un tempismo preciso in modo che agiscano come un singolo telescopio molto più grande, spiega l'NRAO.
- Che cosa ha effettivamente rilevato l'Event Horizon Telescope?
- In una campagna di osservazione globale nel 2017, otto osservatori radio collegati che agiscono come un unico telescopio delle dimensioni della Terra hanno registrato l'anello luminoso di luce piegato attorno al buco nero supermassiccio al centro della galassia M87, producendo la prima immagine dell'ombra di un buco nero, secondo l'NRAO.
- Cosa sono i lampi radio veloci e come vengono trovati?
- Sono lampi di durata millisecondo di energia radio provenienti dallo spazio profondo; il telescopio CHIME in Canada, che non ha parti mobili, ne ha rilevati 535 nuovi nel suo primo anno di funzionamento scansionando digitalmente migliaia di direzioni del cielo contemporaneamente, ha riferito MIT Physics.
- Quale è il più grande radiotelescope a piatto singolo del mondo?
- Il telescopio FAST della Cina nella provincia di Guizhou, con un piatto da 500 metri e un'apertura effettiva di 300 metri, è descritto da EarthSky come il più grande osservatorio radioastronomico a piatto singolo del mondo, con circa il doppio dell'area di raccolta del precedente piatto Arecibo.
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