È un simbolo. Che parla dell’umano desiderio di guardare oltre il nostro pianeta per capire cosa c’è, là fuori. Il luogo di battesimo dei futuri scienziati del Regno Unito, con gli oltre venticinquemila scolari in gita scolastica che vi approdano ogni anno. Ma anche un pezzo di fantascienza in una terra verde e piacevole. Che si staglia nella luce del tramonto con una silhouette oltremodo fotogenica.

Parliamo del Jodrell Bank Observatory. O meglio, così ne parlano gli inglesi, di quest’osservatorio astronomico fondato nel 1945 nella regione del Cheshire. Protagonista assoluto della struttura è il Lovell Telescope, il radiotelescopio più grande del Regno Unito.

Sir Bernard Lovell, fondatore dell’osservatorio, interpellato al riguardo ebbe a dire: «Incontro spesso anziani ormai in pensione da tempo, i quali mi raccontano che fu la vista di Jodrell, quando erano ragazzi, a ispirarli a intraprendere una carriera scientifica».

Nel 2006, con un sondaggio indetto dal Bbc News Magazine, il telescopio Lovell si è persino aggiudicato un titolo, quello del più grande monumento non celebrato di tutta la Gran Bretagna.

Talmente non considerato che adesso l’intero osservatorio rischia di chiudere i battenti. Nel mese di luglio l’Uk Research and Innovation Agency (Ukri) ha infatti eliminato i fondi di gestione della struttura, che ammontano a 2.8 milioni di sterline all’anno. In mancanza di altri finanziamenti, il Jodrell Bank cesserà ogni operazione dal 1° aprile 2028. Ventotto posizioni lavorative presso l’osservatorio potrebbero essere cancellate. Certamente intaccate risulterebbero anche le ricerche dei quasi tremila astronomi che in tutto il mondo utilizzano i dati dell’osservatorio. Gli effetti della chiusura si propagherebbero ben oltre i confini del regno, insomma.

L’iconico radiotelescopio Lovell al Jodrell Bank Observatory. Con i suoi 76 metri di diametro è il più grande radiotelescopio del Regno Unito e il secondo più grande d’Europa. Crediti: T. O’ Brien

L’opinione pubblica britannica non l’ha presa bene. Persino le rockstar sono scese in campo, vedi Brian May e il chitarrista degli Smiths Johnny Marr che, assieme ad altre celebrità del mondo anglosassone, hanno scritto una lettera per scongiurare una decisione «folle» e chiedere al governo «di trovare immediatamente un finanziamento per salvare il Jodrell Bank».

Un mese fa il primo ministro del Regno Unito Andy Burnham ha preso l’impegno di salvare il radiotelescopio: «Tutti quelli della mia generazione hanno fatto una gita scolastica a Jodrell Bank. È impensabile assistere alla sua fine, e ciò non accadrà sotto il mio governo».

Due petizioni con oltre trentamila firmatari sono state lanciate per far tornare l’Ukri sui suoi passi. «Non si tratta solo di salvare un telescopio», si legge in una di esse. «Si tratta di salvare il nostro posto in prima linea nella scoperta umana – e mantenere viva l’ambizione che ha definito la scienza britannica per generazioni».

Per capire meglio quale sia il valore scientifico dell’osservatorio, abbiamo intervistato Marcello Giroletti, astronomo in servizio all’Istituto di radioastronomia dell’Inaf di Bologna, che conosce bene questa struttura.

Che cos’è il Jodrell Bank Observatory?

«L’osservatorio di Jodrell Bank è il cuore della radioastronomia inglese e un luogo di riferimento per tutta quella europea. Anzitutto, a Jodrell Bank si trova il Lovell Telescope, costruito nel 1957 ma che con i suoi 76 metri di diametro è tuttora il secondo radiotelescopio più grande d’Europa. Il Lovell Telescope è anche la più grande delle sette antenne dell’e-Merlin, una rete di radiotelescopi distribuiti per tutta l’Inghilterra e collegati con fibre ottiche. Jodrell Bank ospita il correlatore di questa rete, ovvero il supercomputer che combina i dati delle “sette sorelle” per realizzare immagini radio molto più dettagliate di quanto sia possibile fare con una sola antenna. Infine, Jodrell Bank ospita numerosi laboratori dedicati allo sviluppo di tecnologie in ambito elettronico e digitale, utili per il continuo miglioramento delle osservazioni».

E fuori dall’Inghilterra? Che ruolo ha questa struttura?

«Accanto a queste attività, gestite dall’Università di Manchester e oggetto dei tagli previsti, a Jodrell Bank è stato installato anche il quartier generale di Skao, il nuovo radiotelescopio fiore all’occhiello della comunità internazionale, che però è in fase di costruzione in Australia e Sudafrica. Quindi, paradossalmente, se i fondi saranno effettivamente tagliati, resterebbe aperto il quartier generale di uno strumento che si trova lontano mentre tutta la strumentazione locale sarebbe sostanzialmente abbandonata».

Dunque l’osservatorio parrebbe tutt’altro che superato, nonostante il telescopio Lovell abbia quasi settant’anni…

«L’e-Merlin è uno strumento che è stato costantemente aggiornato nel corso degli anni ed è tuttora un osservatorio di punta. Ad esempio, il prefisso “e-” si riferisce all’upgrade per cui i dati delle stazioni remote vengono attualmente inviati in modo “elettronico” tramite fibre ottiche, e non via ponti radio, come si faceva inizialmente. Lo strumento fornisce con regolarità importanti risultati sia operando in modo indipendente che all’interno della più grande rete europea – alla quale fornisce maggiore sensibilità e flessibilità – e in coordinamento con osservatori ad altre frequenze e persino con i rivelatori di onde gravitazionali e neutrini. Ad esempio, in questo lavoro del 2021 e-Merlin e IceCube – il fondatore di quest’ultimo è stato appena insignito del premio Nobel – hanno lavorato assieme per dimostrare che un neutrino rivelato da IceCube era stato prodotto nella distruzione di una stella da parte di un buco nero supermassiccio. E anche con l’entrata in funzione di Skao, la risoluzione angolare di e-Merlin resterà fino a cinque volte migliore! Per non parlare del fatto che potrà continuare a vedere regioni del cielo inaccessibili a Skao, che si trova nell’emisfero opposto».

A che punto è la raccolta firme?

«Le due petizioni principali hanno superato le trentottomila e trentunmila firme, e molte altre ne sono sorte anche da parte della comunità locale per difendere quello che è un vero e proprio patrimonio storico e culturale. L’osservatorio di Jodrell Bank è riconosciuto come patrimonio mondiale dell’umanità dall’Unesco e praticamente tutti gli studenti e le studentesse inglesi lo visitano come parte del proprio percorso formativo. È stato ripetutamente sede di eventi di musica, scienza, arte e cultura. Al di là delle iniziative partite da parte della cittadinanza, anche la comunità scientifica si è espressa in modo molto forte, con lettere aperte da parte di numerosi esponenti di alto livello di tutta la comunità radioastronomica internazionale».

Hai un ricordo personale legato al Jodrell Bank?

«Ne ho almeno un paio che mi sono molto cari. Anzitutto, Jodrell Bank è stata la sede presso cui ho frequentato la mia prima scuola di interferometria radio, quando ero ancora un laureando dell’Università di Bologna. A quei tempi era molto più raro fare esperienze all’estero e per me fu un grande onore poter passare una settimana in quel luogo che era contemporaneamente affascinante e anche un po’ intimorente. E ricordo ancora perfettamente l’emozione, dopo una giornata intera di lezioni ed esercitazioni molto intense, di vedere muovere il radiotelescopio nella luce del tardo pomeriggio di fine aprile. Mi ricordo di averlo definito persino romantico!».

Un ricordo più recente invece?

«Era l’estate del 2021 ed era da poco esplosa una nova in Ofiuco. Attivammo con grande urgenza una serie di osservazioni con la rete Evn, a cui tutto e-Merlin ha partecipato, fornendo sensibilità in particolare alle regioni più tenui visibili quando ormai l’emissione ottica ed X era svanita. Il professor O’Brien dell’Università di Manchester seguì personalmente le osservazioni e mi mandò la foto che correda quest’intervista, che conservo ancora caramente e mostro in tutte le presentazioni su quella campagna, sulla quale abbiamo già basato varie pubblicazioni».

Da lontano, una stella sembra un punto netto nel cielo. Se riuscissimo a distinguerne il disco, però, vedremmo che non ha contorni così decisi: la sua luce sfuma dal centro verso il bordo, facendosi lentamente più tenue. Una sfumatura ben nota, ma che nuove osservazioni mostrano diversa da quanto prevedono i modelli delle atmosfere stellari.

A misurarla con grande precisione è stato un gruppo di ricerca guidato da Narsireddy Anugu, del Center for High Angular Resolution Astronomy della Georgia State University, usando il Chara Array sul Monte Wilson, in California. Lo studio, pubblicato il mese scorso su The Astronomical Journal, prende in esame 31 stelle evolute e confronta il modo in cui la loro luminosità cambia dal centro al margine del disco in due diverse bande dell’infrarosso. Il fenomeno si chiama limb darkening, o oscuramento al bordo, e dipende da quanto in profondità riusciamo a “guardare” nell’atmosfera della stella. Verso il centro del disco, la nostra linea di vista entra quasi perpendicolarmente nell’atmosfera stellare e la luce che riceviamo arriva da regioni più profonde e calde. Avvicinandoci al bordo, invece, lo sguardo diventa sempre più radente e intercetta soprattutto gli strati più esterni, dove la temperatura è più bassa: è per questo che il disco stellare appare più luminoso al centro e sfuma progressivamente verso i margini. Quanto sia marcata questa sfumatura dipende anche dalla lunghezza d’onda alla quale osserviamo la stella.

Le 31 stelle osservate con il Chara Array nel vicino infrarosso, a 1,6 micrometri, mostrano tutte il caratteristico limb darkening: la luce è più intensa al centro, dove vediamo regioni più calde, e si attenua verso il bordo, più freddo. I colori indicano l’intensità relativa, mentre accanto a ciascuna stella è riportato il raggio espresso in raggi solari. Le immagini sono mostrate alla stessa scala relativa. Crediti: Georgia State University/Chara Array

È qui che le nuove misure cominciano a discostarsi dalle previsioni: le osservazioni di Chara sono state effettuate simultaneamente nelle bande H e K dell’infrarosso, centrate rispettivamente attorno a 1,6 e 2,2 micrometri. Alle lunghezze d’onda maggiori l’oscuramento al bordo dovrebbe diventare meno pronunciato, come previsto dai modelli di atmosfera stellare. Ed è proprio quello che mostrano le osservazioni, insieme a un’altra tendenza: il limb darkening è meno marcato nelle stelle con temperature superficiali più elevate. Ma c’è un problema: nel campione osservato, il limb darkening diminuisce tra le due bande di quasi il 40 per cento, molto più di quanto prevedano i modelli. La direzione del cambiamento è quella attesa, ma la sua intensità no.

La differenza non riguarda soltanto un dettaglio dell’aspetto delle stelle: il modo in cui la luminosità varia dal centro al bordo porta infatti informazioni sulla distribuzione della temperatura e sull’opacità negli strati dell’atmosfera stellare e misurarlo direttamente offre quindi un banco di prova per verificare quanto bene i modelli descrivano la struttura delle stelle. Facile a dirsi, meno a farsi. Anche le stelle relativamente vicine sono così lontane da apparire nella maggior parte dei telescopi come puntini luminosi. Chara riesce a spingersi oltre grazie all’interferometria: combina la luce raccolta da sei telescopi distribuiti sul Monte Wilson, raggiungendo un potere risolutivo impossibile per ciascun telescopio preso singolarmente. Invece di produrre una fotografia convenzionale del disco stellare, misura come cambia il segnale interferometrico al variare della distanza fra i telescopi, permettendo di ricavare sia il diametro angolare della stella sia il profilo con cui la sua luminosità diminuisce verso il bordo.

Due modelli di Procyon, una delle stelle più brillanti del cielo e la principale della costellazione del Cane Minore, osservata a diverse lunghezze d’onda nel vicino infrarosso. In entrambi i casi la stella appare più luminosa al centro e più debole verso il bordo, il caratteristico effetto di limb darkening. Le misure del Chara Array mostrano però che questa sfumatura dal centro al margine è più marcata alle lunghezze d’onda più corte. Crediti: Georgia State University/Chara Array

Il confronto è particolarmente interessante perché riguarda stelle evolute, con atmosfere più estese e complesse rispetto a quelle di stelle come il Sole. Proprio per questo, descriverne con precisione il profilo di luminosità è una prova impegnativa per i modelli di atmosfera stellare. Gli autori ne hanno messi alla prova diversi, ma nessuno riesce a riprodurre del tutto quanto rapidamente il limb darkening cambia con la lunghezza d’onda. Conoscere bene il limb darkening serve anche fuori dallo studio delle atmosfere stellari. Quando un esopianeta transita davanti alla propria stella, infatti, non attraversa un disco uniformemente luminoso, ma la quantità di luce che nasconde cambia a seconda della zona del disco che sta coprendo e i modelli delle curve di transito devono tenerne conto per ricavare con precisione le proprietà del pianeta. Le stelle analizzate in questo studio non sono però quelle più comunemente cercate nelle osservazioni di transiti, per cui il prossimo passo sarà ampliare il confronto a stelle di sequenza principale e osservare il limb darkening su un intervallo di lunghezze d’onda ancora più ampio, dal visibile all’infrarosso.

Se anche lì la luce continuerà a sfumare diversamente da quanto previsto, saranno i modelli a dover mettere meglio a fuoco i bordi delle stelle.

Per saperne di più:

• Leggi su The Astronomical Journal l’articolo “Empirical H- and K-band Limb Darkening for 31 CHARA Stars: A Near-Infrared Benchmark for Stellar-Atmosphere Models”, di Narsireddy Anugu, John D. Monnier, Antoine Mérand, Becky Flores, Alexandre Gallenne, Douglas R. Gies, Mayra Gutierrez, Robert Klement, Stefan Kraus, Jayadev Rajagopal, Rachael M. Roettenbacher e Gail H. Schaefer