OSSERVAZIONI IN ALTRE LUNGHEZZE D'ONDA

( fonte principale: Karttunen et. al. Fundamental Astronomy - Springer)

Anche se l'atmosfera assorbe alcune lunghezze d'onda della radiazione cosmica che arriva sulla Terra si è cercato comunque di rilevarle. Per esempio in aggiunta alla regione ottica e radio vi sono delle strette regioni nell'infrarosso che riescono a penetrare l'atmosfera e vengono osservate dalle cime delle alte montagne.

Le prime osservazioni in nuove bande sono state fatte mediante palloni nell'alta atmosfera, poi grazie ai razzi si è riusciti a fare osservazioni fuori l'atmosfera. La prima osservazione di una sorgente a raggi X è stata fatta nel 1962 quando con un razzo un rivelatore è stato portato sopra l'atmosfera per circa 6 min. Successivamente, per mezzo di numerosi satelliti, è stato possibile ottenere una mappa dell'intero cielo osservabile in regioni di lunghezze d'onda invisibili dalla Terra.

RADIAZIONE GAMMA. L'astronomia a raggi γ studia radiazione con energie di 105- 1014 eV. Il confine tra astronomia a raggi γ e astronomia a raggi X è proprio 105 eV a cui corrisponde una lunghezza d'onda di 0.01 nm. Mentre le radiazioni ultraviolette, visibili e infrarosse sono prodotte da transizioni tra stati energetici degli elettroni negli atomi, i raggi γ e i raggi X duri sono prodotti da transizioni energetiche all'interno dei nuclei atomici o nelle interazioni tra particelle elementari. Quindi le informazioni ottenute a queste lunghezze d'onda così corte derivano da processi di natura diversi. La prima osservazione di una sorgente a raggi γ è stata ottenuta alla fine del 1960 dal satellite OSO 3 che ha captato raggi γ provenienti dalla Via Lattea. Successivamente sono stati progettati specifici satelliti per l'astronomia γ come il recente European Integral lanciato nel 2002. I fotoni di radiazione γ hanno energie un milione di volte più grande dei fotoni ottici e vengono catturati dai rilevatori a scintillazione composti da parecchi strati di piastre di rilevatori in cui i raggi γ sono trasformati, a causa dell'effetto fotoelettrico, in luce visibile, a sua volta captata da fotomoltiplicatori. Il campo di osservazione è limitato dall'estensione delle piastre rilevatrici e comunque la risoluzione è ancora piuttosto bassa.
RAGGI X. La regione di osservazione della astronomia a raggi X include energie tra 100 e 105 eV a cui corrisponde la banda tra 0.01 nm e 10 nm. In realtà si distinguono due sottobande. Quella che va da 10 a 0.1 nm è la banda dei raggi X molli mentre la banda tra 0.1 e 0.01 nm è la banda dei raggi X duri. Uno studio sistematico del cielo a raggi X è stato fatto a partire dal 1970 grazie ai satelliti. Lo sviluppo è stato molto veloce tanto che in 20 anni l'astronomia a raggi X è avanzata allo stesso modo di 300 anni di astronomia ottica. I più recenti satelliti per osservazioni a raggi X sono l'americano Chandra e l'europeo XMM-Newton lanciati nel 1999. Oltre che osservare i raggi X provenienti dall'Universo ci sono satelliti che osservano solo la radiazione a raggi X emessa dal Sole. Il più recente è l'europeo SOHO lanciato nel 1990. I primi telescopi a raggi X usavano rilevatori simili a quelli usati dai telescopi a raggi γ ma la risoluzione non superava pochi minuti d'arco. Oggi i telescopi a raggi X più precisi usano il principio della riflessione radente (grazing reflection) . Se i raggi X colpiscono una superficie normalmente non sono riflessi ma assorbiti. Tuttavia se i raggi X incidono su una superficie altamente riflettente quasi parallelamente vengono riflessi. 1
In un telescopio a riflessione radente specchi che riflettono i raggi X sono la superficie interna di un tubo ottico conico. I raggi riflessi dagli specchi si incontrano in un piano focale per essere rilevati. In pratica si installano parecchi tubi uno interno l'altro per aumentare l'area di raccolta. Per esempio l'Einstein Observatory è composto da quattro coni concentrici. La risoluzione di un tipico telescopio a raggi X è di pochi secondi d'arco e l'apertura circa 1 grado. Tipici rilevatori nell'astronomia a raggi X sono i contatori Geiger-Muller, i contatori proporzionali o i rilevatori a scintillazione.
RAGGI ULTRAVIOLETTI. Tra i raggi X e la regione ottica ci sono i raggi ultravioletti con lunghezze d'onda comprese fra 10 e 400 nm. La maggior parte delle osservazioni ultraviolette sono fatte nella regione dei raggi UV molli di frequenze basse, vicino a quelle ottiche, dato che le frequenze più alte sono completamente bloccate dall'atmosfera. La regione delle lunghezze d'onda molto corte, tra 10 e 91 nm, è la zona EUV o XUV, l'estremo ultravioletto.
L'estremo ultravioletto è la più recente delle regioni della radiazione elettromagnetica ad essere stata osservata sistematicamente. Questo perchè l'assorbimento di questa radiazione da parte dell'idrogeno interstellare rende il cielo praticamente scuro a queste lunghezze d'onda anche fuori la nostra atmosfera. Tuttavia in alcune direzioni la densità del gas interstellare è così bassa che si riesce a osservare, in queste lunghezze d'onda, anche oggetti extragalattici. I telescopi per le radiazioni EUV sono del tipo a riflessione radente simili a quelli usati nell'astronomia a raggi X.
Molte linee di emissione dalla cromosfera o dalla corona delle stelle sono nella banda UV molli (o ultravioletto vicino). I telescopi dell'ultravioletto vicino sono simili ai telescopi ottici e sono corredati di fotometri, spettrometri come quelli ottici, solo che devono essere installati su satelliti orbitanti.
RAGGI INFRAROSSI. La radiazione di grande lunghezza d'onda appena invisibile è la radiazione infrarossa. Questa regione si estende tra 1 µm a 1 mm (poi inizia la banda delle onde radio). La radiazione infrarossa è osservata con un telescopio, in modo simile alla radiazione ottica. Tuttavia poichè alle temperature terrestri tutti gli oggetti emettono radiazione infrarossa allora la radiazione rilevata consiste della radiazione emessa dall'oggetto che si sta osservando, dall'ambiente esterno e dal telescopio stesso. Quindi deve essere misurata continuamente sia la radiazione rilevta dal telescopio sia la radiazione emessa dall'ambiente in modo da farne la differenza per poter isolare la radiazione emessa dalla sorgente. La misura della radiazione dell'ambiente è solitamente fatta con una costruzione Cassegrain in cui lo specchio secondario oscilla in modo da raccogliere, alternativamente, sia la radiazione dell'ambiente sia la radiazione della sorgente per poi elaborare i segnali catturati da rilevatori CCD. Il rilevatore deve essere raffreddato per minimizzare l'emissione della sua radiazione infrarossa. A volte tutto il telescopio è raffreddato. Gli osservatori per l'astronomia all'infrarosso sono posizionati in alta montagna dove la maggior parte del vapore acqueo atmosferico rimane a bassa quota. A volte l'altezza delle montagne non basta e alcune osservazioni sono fatte a bordo di aereoplani, palloni atmosferici e satelliti come l'IRAS , l'InfraRed Astronomy Satellite o l'ISO l'Infrared Space Observatory. Un satellite molto importante è stato il COBE, COsmic Background Explorer, che ha permesso di realizzare una mappa della radiazione cosmica di fondo nelle lunghezze d'onda delle microonde e dell'infrarosso.








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