Rivoluzione per l’astronomia: nasce lo SKA Observatory, firmato il trattato per il...

Rivoluzione per l’astronomia: nasce lo SKA Observatory, firmato il trattato per il radiotelescopio più grande al mondo [FOTO e VIDEO]

SKA sarà il più grande network di radiotelescopi del mondo, costituito da due reti di antenne e infrastrutture distribuite su tre continenti e in entrambi gli emisferi

ska observatory
Rappresentazione artistica dello Square Kilometre Array con tutti e quattro gli elementi. Le antenne a bassa frequenza (in basso a destra) e le antenne del precursore ASKAP (in basso a destra) si trovano in Australia occidentale. Le parabole a media frequenza (dietro a sinistra) e la parabola del precursore MeerKAT (sullo sfondo a sinistra) sono in Sudafrica, con alcune stazioni remote in altri paesi partner africani. Crediti: SKA Organisation

Si è tenuta oggi a Roma, presso il Salone dei Ministri del Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, la firma del Trattato internazionale che istituisce lo SKA Observatory (SKAO), l’organizzazione intergovernativa (IGO) per la supervisione della costruzione del più grande radiotelescopio del mondo. SKAO si appresta così a diventare la seconda organizzazione intergovernativa dedicata all’astronomia nel mondo, dopo l’European Southern Observatory (ESO).

La Convenzione è stata firmata oggi dal Ministro Marco Bussetti, in rappresentanza dell’Italia, insieme a rappresentanti di alto livello degli altri sei Paesi membri del progetto: Australia, Cina, Paesi Bassi, Portogallo, Sudafrica e Regno Unito. All’evento erano presenti anche rappresentanti di India, Svezia e Nuova Zelanda, Paesi che hanno partecipato attivamente a tutte le fasi negoziali, oltre che di Canada, Francia, Corea del Sud, Malta, Spagna, Stati Uniti e Svizzera, nazioni interessate al progetto e impegnate a tracciare il percorso per una futura partecipazione allo SKA Observatory.

La firma giunge al termine di circa quattro anni di negoziati e accordi e dà il via al processo legislativo nei Paesi firmatari per l’entrata in vigore dello SKA Observatory.

ska observatorySiamo particolarmente orgogliosi di firmare oggi, proprio qui al Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, il Trattato per la costituzione dello SKA Observatory – ha dichiarato il Ministro Marco BussettiUna firma che giunge dopo lunghi negoziati, nei quali il nostro Paese ha avuto un ruolo da protagonista.  L’intesa testimonia lo spirito di collaborazione che la ricerca scientifica riesce ad innescare fra Paesi e popoli del mondo, perché la scienza parla tutte le lingue del pianeta, il suo linguaggio connette il mondo intero. Con questo Trattato – ha proseguito – stiamo dando vita a un momento destinato a segnare la nostra storia presente e futura, la storia della Scienza e della conoscenza dell’Universo. SKA è l’icona del ruolo sempre più strategico che la ricerca scientifica ha assunto nella società contemporanea. La ricerca è motore di innovazione e crescita: il sapere si traduce in benessere individuale e collettivo, sia sociale che economico. Partecipare in prima linea a un progetto internazionale così esteso ed importante è una grande opportunità per la ricerca scientifica italiana, sia per il contributo che potranno dare le nostre molte eccellenze sia per la condivisione dei tanti dati che lo SKA raccoglierà e redistribuirà.” ha concluso il Ministro.

È un onore per l’INAF rappresentare l’Italia nel progetto SKA – ha sottolineato il Presidente dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Nichi D’AmicoCon questa firma il nostro Paese si conferma protagonista nel campo della ricerca astrofisica. Il nostro Ente è, infatti, uno dei pochi al mondo che possiede, al proprio interno, le risorse intellettuali e strumentali per osservare l’Universo a tutte le lunghezze d’onda, da terra e dallo spazio, coprendo l’intero spettro elettromagnetico. La comunità scientifica italiana – ha concluso – avrà, grazie al progetto SKA, uno strumento formidabile per spingersi ancora più lontano nello studio del cosmo“.

Philip Diamond, direttore generale della SKA Organisation, aggiunge: “Come il telescopio di Galileo a suo tempo, SKA rivoluzionerà la nostra comprensione del mondo che ci circonda. La storica firma mostra un impegno globale dietro questa visione e apre le porte a generazioni di scoperte pionieristiche in futuro“.

Catherine Cesarsky, a capo del Consiglio di amministrazione di SKA, afferma: “Roma non è stata costruita in un giorno. Allo stesso modo, progettare, costruire e far funzionare il più grande radiotelescopio del mondo richiede decenni di sforzi, competenza, innovazione, perseveranza e collaborazione globale. Oggi abbiamo gettato le basi che consentiranno a SKAO di diventare realtà“.

Che cos’è lo Square Kilometre Array

ska observatorySKA sarà il più grande network di radiotelescopi del mondo, costituito da due reti di antenne e infrastrutture distribuite su tre continenti e in entrambi gli emisferi. Le due reti, composte da centinaia di antenne a parabola a media frequenza e da migliaia di antenne a bassa frequenza, saranno distribuite su una superficie di centinaia di chilometri in Australia e Sudafrica, mentre il quartier generale si trova già nel Regno Unito. Le antenne di SKA saranno fondamentali per la fisica del XXI secolo e si uniranno a progetti come il James Webb Space Telescope della NASA, il Large Hadron Collider del CERN, il rilevatore di onde gravitazionali LIGO e il reattore a fusione ITER.

Il grande radiotelescopio SKA aiuterà gli scienziati a colmare lacune fondamentali nella nostra comprensione dell’Universo, consentendo agli astronomi dei Paesi partecipanti al progetto di studiare le onde gravitazionali e testare la teoria della relatività di Einstein in ambienti estremi, indagare sulla natura dei misteriosi lampi radio veloci, conosciuti anche come Fast Radio Burst (FRB), mappare centinaia di milioni di galassie e cercare segni di vita extraterrestre.

Per fare tutto questo saranno necessari due dei super computer più veloci del mondo, in grado di elaborare una enorme quantità di dati provenienti dai telescopi: circa 600 petabyte che dovrebbero essere archiviati e distribuiti alla comunità scientifica mondiale ogni anno. Praticamente l’equivalente dei dati provenienti da oltre mezzo milione di computer portatili.

Dalla fine del 2020, circa 700 milioni di euro di contratti per la costruzione di SKA verranno affidati ad aziende e industrie nei diversi Paesi membri del progetto, offrendo un importante ritorno economico sull’investimento iniziale e la formazione di un indotto costituito da spin-off industriali nei settori dell’astronomia e della ricerca scientifica e non solo.

Oltre mille ingegneri e scienziati in venti Paesi sono stati coinvolti nella progettazione di SKA negli ultimi cinque anni, con nuovi programmi di ricerca, iniziative educative e collaborazioni per formare la prossima generazione di ricercatori.

Square Kilometre Array: il contributo italiano

Lo Square Kilometre Array (SKA) è un progetto avveniristico sul profilo scientifico e ingegneristico che si affida al lavoro dei professionisti più brillanti del pianeta per la costruzione del più grande radiotelescopio del mondo. Quando sarà completato, SKA sarà un network caratterizzato da un 1 km quadrato di area di raccolta, un grande campo di vista, un’estensione di alcune migliaia di km, e tecnologie innovative per ricevitori, calcolo dei dati e trasporto ed elaborazione del segnale.

SKA rivoluzionerà la nostra conoscenza dell’Universo e sarà un telescopio unico in termini di sensibilità, risoluzione angolare e versatilità. Pensato e disegnato per rispondere a domande basilari quali l’origine dell’Universo e l’origine della vita, e per studiare  questioni di Fisica fondamentale quali  la Relatività Generale e le Onde Gravitazionali,  SKA, proprio grazie alla sua unicità, contribuirà in modo eccezionale alla nostra conoscenza dell’Universo con tutta una serie di scoperte che al momento possiamo solo in parte immaginare.

Al progetto partecipano circa 100 organizzazioni (enti di ricerca, università) sparse in 20 paesi in tutti i continenti. Il nuovo quartier generale della SKA Organisation si trova a Manchester nei pressi dell’osservatorio Jodrell Bank (Regno Unito) e coordina le 12 nazioni che supportano l’organizzazione: Australia, Canada, Cina, Francia, India, Italia, Nuova Zelanda, Olanda,  Regno Unito, Spagna, Sudafrica e Svezia.

  • Verso lo SKA Observatory: cos’è la Convenzione IGO?

Dopo oltre tre anni e quattro cicli di negoziati a Roma, le nazioni che partecipano al progetto SKA sono pronte per la firma del trattato internazionale che istituisce l’Osservatorio SKA, un’organizzazione di diritto internazionale che dovrà gestire la costruzione e l’operatività del progetto SKA, nonché la seconda organizzazione intergovernativa al mondo dedicata all’astronomia nel mondo (dopo l’ESO). Il testo del trattato internazionale (Convenzione) che istituisce l’Osservatorio SKA è stato concordato da tutte le parti e viene firmato inizialmente da 7 nazioni (Australia, Italia, Olanda, Portogallo, Regno Unito, Cina e Sudafrica). L’India e la Svezia, che hanno anche preso parte ai negoziati multilaterali, avranno un anno per firmare il trattato. Insieme, questi nove paesi formeranno i membri fondatori della nuova organizzazione, che entrerà in vigore quando almeno cinque paesi, compresi i tre paesi host (Australia, Sudafrica e Regno Unito), avranno ratificato il trattato attraverso le rispettive legislature.

  • Tradizione italiana nella radioastronomia

L’Italia, tramite l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), è una delle prime nazioni che ha preso parte al progetto per la costruzione dello Square Kilometre Array ed è uno dei Paesi che ha aderito alla fondazione della Ska Organisation. L’Italia ha una lunga tradizione nel campo della radioastronomia e vanta una ricca collezione di antenne all’interno dei confini nazionali: il radiotelescopio “Croce del Nord” di Medicina (Bologna); i radiotelescopi “V.L.B.I.” di Noto (Siracusa) e di Medicina; il radiotelescopio “S.R.T – Sardinia Radio Telescope” di San Basilio (Cagliari).

L’Italia, sotto la guida dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, contribuirà a rispondere ai 5 quesiti scientifici fondamentali del progetto SKA: evoluzione delle galassie, cosmologia e energia oscura, test su forti campi gravitazionali utilizzando pulsar e buchi neri, l’origine e l’evoluzione del magnetismo cosmico, lo studio dell’alba galattica, l’origine della vita.

L’INAF è, inoltre, uno dei pochi enti al mondo che possiede al suo interno le risorse intellettuali e strumentali per osservare l’Universo a tutte le lunghezze d’onda, da terra e dallo spazio, coprendo l’intero dello spettro elettromagnetico (dai raggi gamma alle onde radio). E proprio grazie alla leadership dell’INAF, tutta la comunità scientifica italiana godrà negli anni a venire di un coinvolgimento trasversale nel progetto SKA.

  • Dove?

La SKA Organisation ha scelto due siti per la costruzione del radiotelescopio: la regione desertica di Karoo in Sudafrica e la regione di Murchison in Australia Occidentale. Si tratta di due luoghi selezionati per diverse ragioni scientifiche e tecniche: silenzio radio (in queste zone tutti gli apparecchi che possono creare interferenze radio, come telefoni cellulari, tv e radio sono proibiti); le particolari caratteristiche della ionosfera (la parte superiore dell’atmosfera terrestre) e della troposfera (la parte più bassa dell’atmosfera terrestre); clima e temperatura.

  • Il progetto

SKA conterà diverse migliaia di antenne e radiotelescopi che permetteranno agli astronomi di monitorare il cielo con dettagli senza precedenti, migliaia di volte più velocemente rispetto ad altri sistemi già esistenti. SKA sarà un network unico nel suo genere: le antenne a media e bassa frequenza avranno la capacità di mappare vaste aree di cielo in parallelo, una prodezza che nessun telescopio ha mai raggiunto su questa scala e con questo livello di sensibilità.

Nello specifico, in Australia Occidentale opereranno antenne fra 50 e 350 MHz (bassa frequenza). SKA1-Low conterà 130 mila antenne del consorzio Low Frequency Aperture Array (LFAA) disegnate per “raccogliere” i segnali a bassa frequenza provenienti dal cosmo. In Australia sono operanti anche le parabole dell’Australian Ska Pathfinder (ASKAP), uno strumento formato da 36 parabole, e quelle del Murchison Widefield Array (MWA), composto da 2048 unità in funzione dal 2013.

Le antenne a parabola formeranno, invece, lo strumento SKA1-Mid, braccio sudafricano della prima fase del telescopio SKA: 133 antenne dal diametro di 15 metri, a cui vanno aggiunti le 64 parabole del telescopio MeerKAT già installati nella regione desertica di Karoo. Le antenne SKA in Africa offriranno una copertura continua da 350 MHz a 14 GHz (frequenze medie).

  • Il coinvolgimento tecnologico

SKA rappresenta un progetto di frontiera anche dal punto di vista dell’innovazione tecnologica. Solo per fare un esempio, nella prima fase di sviluppo trasmetterà ogni secondo, al computer di elaborazione centrale, l’equivalente di 3 TB di dati: big data e high performance computing all’ennesima potenza, dunque.

L’intero programma di sviluppo del progetto SKA prevede 12 asset tecnologici principali e l’Istituto Nazionale di Astrofisica, per l’Italia, è attore di rilievo in 5 di questi, con significative ricadute per il tessuto industriale più all’avanguardia del Paese. L’INAF, in particolare, si occupa della progettazione e costruzione delle antenne a parabola a media frequenza in Sudafrica e anche della progettazione e costruzione delle antenne a bassa frequenza in Australia. L’INAF è coinvolto anche nel team di Central Signal Processor e nello sviluppo del software di Telescope Manager. L’Italia fa parte anche del programma di sviluppo di strumentazione avanzata sui PAF.

  • Altri coinvolgimenti nazionali

La Società Aerospaziale Mediterranea (Sam) ha lavorato alla progettazione e produzione del feed indexer, un componente elettromeccanico che sosterrà i vari ricevitori e li sposterà per allinearli con l’ottica della parabola quando richiesto dagli scienziati, a seconda delle osservazioni. La SAM è uno dei membri del Consorzio DISH, che si occupa di tutte le attività di design e verification della struttura delle antenne a riflettore, delle ottiche, dei ricevitori e di tutti i sistemi di supporto sia per SKA-Mid che per SKA-Survey. Nello stesso consorzio è coinvolto anche l’European Industrial Engineering (Eie) Group, leader internazionale nella realizzazione di telescopi: l’azienda è coinvolta nei pacchetti di lavoro Dish management and Dish structure design, Local Monitor and Control.

Tantissime altre realtà industriali italiane hanno collaborato fornendo supporto alla produzione per i diversi gruppi di lavoro INAF.

  • Le date da ricordare

La storia di SKA ha inizio nel 1991, ma il gruppo internazionale di lavoro è stato fondato solo due anni dopo, nel 1993. La firma del primo Memorandum of Agreement risale al 2000, quando entra in gioco anche l’Italia. Il lavoro di ideazione del progetto è stato portato avanti fino al 2006, quando è stata stilata la lista dei potenziali siti dove posizionare le antenne e i radiotelescopi. All’inizio del 2008 ha avuto inizio la fase PrepSKA.

Durante il meeting a Roma (proprio presso Villa Mellini in Roma, sede centrale dell’INAF) il 30 marzo 2011 è stata sottoscritta la lettera d’intenti che ha portato poi alla fondazione della SKA Organisation, il 23 novembre 2011. In quella occasione l’Italia e l’INAF hanno dimostrato il ruolo di leadership che fin dai primi momenti ha animato la partecipazione a SKA.

Nel 2012 sono stati scelti i siti per la costruzione del radiotelescopio e per tutto il 2013 sono state valutate le richieste e le proposte dei diversi paesi e sono stati valutati i costi. Il 23 dicembre 2014 è arrivata l’approvazione da parte del Parlamento Italiano di un’apposita linea nel Bilancio dello Stato per finanziare la partecipazione dell’Italia nello Square Kilometre Array.

La Fase 1 della costruzione è partita nel 2018 e si concluderà nel 2023, fornendo un array operativo di telescopi in grado di effettuare le prime ricerche scientifiche in frequenze basse e medie. Questa fase, SKA1, prevede il posizionamento del 10% degli array, il che include due strumenti: le parabole in Africa e le antenne a bassa frequenza in Australia. Poi seguirà la fase SKA2 e il posizionamento dei dish ad alta frequenza che potranno quindi arrivare fino a 20 gigahertz. Durante la fase 2 gli strumenti esistenti verranno migliorati e implementati con un numero elevato di antenne. In questa fase tutti i radiotelescopi potranno iniziare a fare ricerca e a produrre risultati di rilevanza scientifica.

 Lo sapevi che?

  • Per ascoltare su un iPod i dati raccolti da SKA in un singolo giorno, ci vorrebbero due milioni anni.
  • SKA avrà una sensibilità tale da rilevare i segnali radar di un ipotetico aeroporto posto su un pianeta a decine di anni luce di distanza.
  • Il computer centrale di SKA avrà la potenza di calcolo equivalente a quella di centinaia di milioni di pc domestici.
  • I dati generati dalle antenne paraboliche di SKA saranno pari a 10 volte il traffico mondiale di internet.
  • I dati generati dalle antenne paraboliche di SKA saranno pari a 10 volte il traffico mondiale di internet.
  • Le antenne ad aperture di SKA genereranno dati pari a 100 volte il traffico internet mondiale.

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