I Radio-interferometri: un'idea da Nobel

Le due antenne A e B spaziate della distanza d (linea di base), ricevono i segnali s1 e s2 provenienti dalla stessa radiosorgente. A seconda della geometria locale e delle coordinate della sorgente, si può avere la situazione in cui il segnale s1 deve percorrere un tratto aggiuntivo h per raggiungere l’antenna A, rispetto al cammino del segnale s2. Questo percorso, a causa della rotazione della Terra, varia con continuità nel tempo. Insomma, s1 arriva al suo ricevitore un po’ in ritardo rispetto a s2, quindi i due segnali arrivano alle rispettive antenne con fase non solo non concorde ma addirittura variabile nel tempo. Compito dell'interferometro è di sommarli vettorialmente o farne un prodotto complesso (tenendo quindi conto anche della fase) per ottenere un unico livello che risulta caratterizzato da massimi e minimi in successione, detti frange di interferenza. 

Detto in altro modo : se il segnale arriva dallo zenith i due segnali arrivano in fase. Se invece il segnale arriva da una diversa angolazione i due segnali possono essere in fase, in opposizione o in posizione intermedia. Una sorgente che si sposta rispetto allo zenith produrrà un’alternanza di figure di interferenza costruttiva e distruttiva. Il sistema di rivelazione riesce dall’analisi del segnale a ricostruire l’angolo , la direzione da cui il segnale arriva.

Si può dimostrare che utilizzando la tecnica interferometrica la risoluzione del sistema è pari a quella di un radiotelescopio avente come diametro la linea di base dei due radiotelescopi. Si riesce così, con questa idea geniale,  a superare il limite della dimensione del singolo radiotelescopio e ad ottenere risoluzioni altrimenti impossibili. 

E' chiaro che a parità di diametro " virtuale" una coppia di radiotelescopi accoppiati avrà un'area efficace inferiore a quella di un ipotetico "single dish" di uguale diametro.

Utilizzando poi coppie di antenne posizionati ad angoli diversi di osservazione si riesce a migliorare la determinazione della direzione da cui arriva il segnale. Con i radio telescopi si riesce a determinare la posizione e la struttura geometrica e fisica delle radiosorgenti.

Chiaramente un sistema interferometrico necessiterà di una potenza di calcolo molto grande per elaborare e correlare i diversi segnali che riceve.

Altre informazioni sull'utilizzo dell'interferometria per la realizzazione di radiotelescopi si possono trovare sulla pagina relativa di wikipedia qui.

Questa un'altra risorsa web che approfondisce l'utilizzo delle tecniche interferometriche in radioastronomia.

Dagli anni '80 si sono cominciati cosi a costruire Arrray di telescopi collegati tra loro come VLA mostrato qui a fianco. VLA consta di 27 antenne paraboliche, ciascuna di 25 metri di diametro. Le antenne sono disposte lungo tre bracci , con una configurazione a Y ed una lunghezza massima di ciascun braccio pari a 21 km. Ciascun telescopio è montato su binari per poter cambiare il raggio e la densità del raggruppamento per ottimizzare risoluzione angolare (da 0,2 a 0,04 arcsec) con la sensibilità. Grazie all'utilizzo di queste antenne correlate interferometricamente , si ottengono prestazioni pari a quelle di un unica antenna di 40 km di diametro.

Il filmato "Beyond The Visible: The Story of the Very Large Array" ne racconta la storia