Un occhio al cielo

Quaranta miglia a nord-ovest del MIT nei boschi di Westford, nel Massachusetts, una svolta appena segnata conduce lungo una stretta strada sterrata fino a un piccolo edificio bianco. Dall'esterno è insignificante, a parte le due cupole che si ergono, come tozzi silos, quasi all'altezza delle querce circostanti. All'interno di ogni cupola c'è un telescopio. Quando i tetti meccanici dell'Osservatorio Astrofisico Wallace vengono aperti nelle sere limpide, gli astronomi del MIT praticano la scienza dello studio del cielo notturno.

In una fredda e secca notte di inizio febbraio, due di questi osservatori sperano in buona fortuna. È passata la mezzanotte e sono gelati 3 °C, e il direttore del sito di Wallace, Timothy Brothers e Stephanie Sallum '12, vogliono essere i primi astronomi a fotografare Quaoar, un oggetto largo mille chilometri un miliardo di chilometri dopo Plutone, mentre passa davanti a Plutone. di una stella. I fratelli e Sallum non sono sicuri di poter individuare Quaoar, che prende il nome da un dio della creazione dei nativi americani. Secondo i calcoli dei ricercatori del MIT, dovrebbe occludere la stella alle 5:03 sull'Oceano Atlantico. Questi due scommettono che un telescopio nel Massachusetts orientale sarà abbastanza vicino da catturarlo.

L'Osservatorio Wallace ha aperto le sue porte 40 anni fa questo autunno e uno sguardo alla sua storia, e attraverso il suo diario di bordo, che risale al 1971, rivela come la scienza dell'osservazione si è evoluta con la tecnologia. Nel 1971 i controlli del computer di Wallace lo resero all'avanguardia; oggi l'attrezzatura dell'osservatorio è relativamente modesta rispetto agli enormi telescopi puntati sui cieli in strutture più moderne. Ma l'osservatorio del MIT è cresciuto con i tempi, facendo passi da gigante nell'insegnamento e nella ricerca. Quando compie 40 anni, Wallace sembra pronto a mantenere un posto speciale al MIT per molto più tempo di quanto immaginassero i suoi creatori.

Foschia bassa, nuvole spesse in tutto il cielo australe. Ho imparato a giocare al solitario. Amanda si è appena svegliata.

— Diario di bordo Wallace, 16 luglio 1989, 01:00

La struttura ha l'aspetto di un rifugio perfetto da cui osservare pianeti e stelle. L'unico piano compatto dell'edificio ospita una sala dati per computer, un angolo cottura, una camera oscura abbandonata e un'officina per riparare i telescopi. Un cartello sulla porta di una minuscola stanza contenente letti a castello recita: TRANQUILLO PER FAVORE, ASTRONOMERO CHE DORME. Gli oggetti celesti non si muovono secondo i programmi umani; quando c'è un importante evento astronomico da osservare, la sua tempistica detta le ore di lavoro. Se è previsto un evento alle tre o alle cinque del mattino, potrebbe essere meglio uscire e dormire qualche ora prima, spiega Brothers.

Alle 2 del mattino dell'11 febbraio lui e Sallum sono svegli e si preparano per l'osservazione Quaoar. Tirano fuori degli snack, pane alla cannella, uvetta e Nutella, e tirano indietro il tetto per testare le telecamere collegate ai loro telescopi. Tali telecamere possono scattare migliaia di immagini durante una sola notte per tenere traccia di ciò che sta accadendo nel cosmo.

Brothers è arroccato nella cupola che ospita il telescopio da 16 pollici della struttura, uno strumento d'argento freddo che fa impallidire l'osservatore. Su una scala a chiocciola dall'ufficio principale e attraverso una botola si trova il più grande telescopio da 24 pollici, utilizzato principalmente per la ricerca avanzata; stasera è fuori servizio per un aggiornamento del sistema di controllo. Le misure in pollici si riferiscono al diametro dello specchio principale di ciascun telescopio. Più grande è lo specchio, più luce può raccogliere un telescopio, producendo un'immagine più chiara del cielo.

Le occultazioni, che si verificano quando un oggetto celeste come Quaoar passa davanti a una stella luminosa, sono un obiettivo frequente dei ricercatori di Wallace. (Spesso cercano anche esopianeti, o pianeti al di fuori del nostro sistema solare, mentre transitano le stelle.) Non è possibile visualizzare chiaramente questi oggetti dalla Terra: sono troppo piccoli e troppo lontani, afferma Carlos Zuluaga, un ricercatore associato nel dipartimento di Scienze della Terra, dell'Atmosfera e del Pianeta (EAPS) che lavora a stretto contatto con l'Osservatorio Wallace. Ma osservando il modo in cui bloccano la luce della stella, i ricercatori possono raccogliere informazioni sugli oggetti, molti dei quali sono resti remoti della formazione del sistema solare. Registrare per quanto tempo un oggetto di passaggio come Quaoar sembra spegnere una stella può aiutare gli scienziati a calcolare le dimensioni dell'oggetto.

Questo metodo di osservazione è un potente strumento in astronomia, dice Zuluaga: Conosciamo le dimensioni di Plutone fino a pochi chilometri, grazie alle occultazioni. È anche possibile conoscere le altre proprietà di un oggetto planetario, ad esempio se ha un'atmosfera. Se la luce di una stella diminuisce bruscamente quando un oggetto le passa davanti, gli astronomi prevedono che l'oggetto non ha atmosfera. Ma se la luminosità della stella svanisce più gradualmente, un'atmosfera potrebbe rifrangere la luce.

La roba che c'è là fuori è abbastanza immutata, preservata dall'inizio del sistema solare, dice Zuluaga. Ciò significa che può fornire indizi sulle origini della Terra.

Dal suo ufficio nel Green Building del campus, Zuluaga usa una matematica precisa per prevedere quando avverranno le occultazioni, verificando attentamente la posizione di una stella in relazione all'orbita di un oggetto. Con un software scritto dagli astronomi del MIT, modifica e perfeziona la probabile posizione di una data stella, utilizzando come riferimento le coordinate di altre intorno ad essa. Usi stelle le cui posizioni sono più note di quella che stiamo seguendo, spiega.

L'altra parte del lavoro di Zuluaga è trovare il luogo ideale in cui un astronomo possa osservare un'occultazione. Spesso, un evento potrebbe essere visibile solo, ad esempio, dalla Nuova Zelanda o dal Messico. In questi casi, il MIT potrebbe inviare un piccolo gruppo di osservatori per utilizzare i telescopi di un'altra istituzione. Quest'anno, il MIT ha inviato per la prima volta un gruppo di astronomi Wallace in Alaska: Varuna, un oggetto all'interno della fascia di Kuiper di corpi planetari congelati ai margini del sistema solare, avrebbe dovuto occludere una stella. In queste spedizioni, tutto il lavoro svolto per preparare il viaggio, perfezionare le previsioni e calibrare l'attrezzatura culmina in una finestra cruciale di mezz'ora. Devi aspettare che quella notte accada, dice Brothers. La maggior parte del tempo di un astronomo viene spesa per prepararsi a catturare un singolo momento.

Il direttore del sito di Wallace, Tim Brothers, sta per addestrare il telescopio da 16 pollici dell'osservatorio su Plutone mentre Sarah Leu '14 si prepara a scattare immagini utilizzando la fotocamera di un telescopio da 14 pollici. Funzionano con la luce rossa in modo che i loro occhi si adattino facilmente al buio quando escono per monitorare le condizioni del cielo o per guardare attraverso l'oculare del telescopio.

Necessità di sviluppare un motore di cloud.

—23 settembre 1997, 02:30

Durante quella breve finestra, è fondamentale che nulla vada storto. Ma spesso le cose accadono: un'interruzione di corrente, un problema tecnico, il maltempo. Gli astronomi devono sempre essere preparati alla possibilità che un'osservazione non produca alcun dato.

Prima del viaggio in Alaska, la candidata al dottorato EAPS Amanda Zangari ha passato ore a testare l'attrezzatura del MIT per assicurarsi che resistesse a condizioni meteorologiche che fanno congelare e spezzare i cavi. Ha comprato un paio di stivali militari da sei libbre e ha creato grafici per studiare come sarebbe stato il cielo da nord.

Dopo un viaggio rovinato da un volo cancellato e da un bagaglio registrato di apparecchiature fotografiche arrivato in ritardo, il disco rigido del computer di Zangari non si avviava al freddo. Lo portò dentro per riscaldarsi, mise in funzione il computer ed era finalmente pronta per osservare. Ma le nuvole pesanti quella notte resero invisibile Varuna. Zangari e i suoi colleghi sono tornati a casa a mani vuote. C'è un senso di colpa quando ciò accade, dice, ma ormai è abituata. L'unica cosa che puoi fare, dice, è assicurarti che tutto fosse pronto, che fossi nella parte giusta del cielo se le stelle fossero state disponibili.

Tornati a Wallace, nelle ore che precedono l'occultazione di Quaoar, Brothers e Sallum notano un problema con il telescopio da 16 pollici: fa così freddo che l'otturatore della fotocamera si è bloccato. Eliminano la condensa e collegano i cinturini in velcro riscaldati noti come riscaldatori di rugiada per riscaldare la fotocamera. Niente funziona.

Sallum, un maggiore EAPS, non ha mai visto un'occultazione prima. È uscita dal campus con due amici (studenti in ingegneria che da allora si sono addormentati nella stanza a castello) e incrocia le dita per vedere i risultati.

Ma l'attrezzatura scarseggia. È la stessa settimana del viaggio in Alaska e Brothers ha inviato le telecamere più avanzate dell'osservatorio con la squadra a nord. Gli otturatori di tutte le restanti telecamere ad alta velocità sono bloccati. Con un'ora prima dell'occultazione, devono trovare un'altra opzione: in fretta.

Le uniche altre fotocamere a disposizione sono modelli di qualità inferiore generalmente utilizzati per le lezioni introduttive di astronomia. Senza tempo per trasferire uno di questi al telescopio più grande, dovranno registrare l'occultazione da uno dei piccoli telescopi da 14 pollici nel capannone didattico dell'osservatorio. È stato un incontro ravvicinato, dice Brothers. Abbiamo solo colto l'occasione.

Foschia molto sottile evidente dalle immagini sfocate delle stelle... Se il metodo funziona come credo dovrebbe, verrà effettuata una ricerca di... variabili di ampiezza tra le supergiganti BO [blu] nell'ammasso.

—1 settembre 1971, 2:00

Dalla sua apertura nel 1971, l'Osservatorio Wallace si è concentrato sia sulla ricerca che sull'insegnamento. Dipendiamo molto dal lavoro e dal tempo degli studenti per ottenere i nostri risultati, e contemporaneamente insegniamo loro come fare la ricerca, spiega Michael Person '94, SM '01, PhD '06, direttore associato dell'osservatorio. Jim Elliot è stato a lungo un sostenitore degli studenti coinvolti nella ricerca, dice Person del venerato direttore dell'osservatorio James Elliot '65, SM '65, che ha guidato l'Osservatorio Wallace per più di 30 anni prima di morire a marzo. La prima cosa che voleva che facessi dopo aver terminato il mio lavoro di dottorato era organizzare un ampio programma estivo e avere una mezza dozzina di studenti a Wallace ogni notte serena.

Uno dei maggiori contributi di Elliot è stata la creazione di due classi di osservazione al MIT. Una classe si concentra sulla ricerca intensiva, mentre l'altra insegna le basi della configurazione dei telescopi. Gli studenti iniziano allineando il loro telescopio con la stella polare, quindi lo impostano in modo che si muova in linea con la rotazione terrestre. Usano la fotocamera collegata a ciascun telescopio per scattare le esposizioni degli ammassi stellari che vedono.

Lo schermo di un computer consente agli osservatori di controllare e tracciare la posizione del telescopio da 16 pollici di Wallace e di visualizzare le immagini degli oggetti celesti mentre vengono catturate dalla fotocamera del telescopio. Una mappa del cielo notturno appare nell'angolo in alto a sinistra; facendo clic su una stella si regola il telescopio robotico in modo che punti in quella direzione. Il programma di controllo per la fotocamera e lo spettrografo si trova in alto a destra. La parte inferiore dello schermo mostra un'immagine scattata a Wallace di M27, nota anche come Nebulosa Dumbbell (a sinistra), e le linee spettrali della Nebulosa ad anello (a destra), che aiutano i ricercatori a determinarne la composizione chimica. Questo è interessante per gli astronomi perché il nostro sole finirà per evolversi in un oggetto simile, afferma Brothers.

L'idea di formare la prossima generazione di astronomi ha guidato la proposta iniziale di un osservatorio del MIT. Gli studenti avevano iniziato a sviluppare un interesse più vivo per l'astronomia negli anni '60, con il decollo del programma Apollo. Dopo che Neil Armstrong e Buzz Aldrin, ScD '63, camminarono sulla luna nell'estate del 1969, le iscrizioni ai corsi di astronomia del MIT salirono a 425 nell'anno scolastico 1969-'70, rispetto ai soli 22 di due anni prima. Gli studenti hanno dovuto prendere in prestito tempo sui telescopi di altre istituzioni, con il risultato di lunghe liste di attesa. Il MIT aveva bisogno di una struttura tutta sua.

All'epoca, gli astronomi del MIT erano già noti per le loro ricerche in radioastronomia. Diversi membri della facoltà avevano fatto scoperte chiave studiando le radiazioni invisibili. Nel 1955, il professore di fisica Bernard Burke '50, PhD '53, faceva parte di un gruppo che trovò emissioni radio da Giove; nel 1962, il suo collega Bruno Rossi ha co-scoperto la prima fonte di raggi X celesti. Il presidente del MIT Howard W. Johnson ha visto un eccellente potenziale per la scuola di fare progressi simili nell'astronomia ottica.

Una volta che l'idea di un osservatorio astrofisico ha ottenuto il sostegno, l'osservatorio stesso aveva bisogno di un sito. Tuttavia, non solo qualsiasi terra andrebbe bene. Doveva essere vicino a un'autostrada principale per un facile accesso, abbastanza lontano dalle luci della città per fornire un cielo notturno buio per l'osservazione, e preferibilmente abbastanza lontano nell'entroterra per evitare la caratteristica nebbia di Boston. Dopo aver rifiutato potenziali siti nel porto di Boston, nel New Hampshire e nel Connecticut, il comitato di pianificazione ha scelto Westford, vicino all'osservatorio radiofonico del MIT su Haystack Mountain.

George Rodney Wallace Jr. '13, residente nella vicina Fitchburg, si offrì di pagare gran parte del costo di costruzione di quasi $ 400.000. Presidente di una società di carta che aveva studiato ingegneria chimica, Wallace collezionava auto d'epoca e amava l'astronomia. Aveva 82 anni quando l'Osservatorio Astrofisico George R. Wallace Jr. fu inaugurato nell'autunno del 1971.

Dall'ultima volta che qualcuno ha scritto qui, l'atmosfera di Plutone è stata scoperta da... Jim Elliot '65, e i Sox hanno fatto saltare un'altra serie mondiale (che era l''86).

—15 luglio 1989 (dopo una pausa di tre anni nelle iscrizioni)

Nei quattro decenni di attività di Wallace, gli scienziati addestrati lì hanno ottenuto diversi primati, tra cui la prima occultazione accuratamente prevista e osservata di un oggetto della fascia di Kuiper (diverso da Plutone).

Brothers e Sallum puntano a un altro primato con l'osservazione Quaoar. Mezz'ora prima dell'occultazione, valutano l'angolo del loro telescopio, cercando di abbinare la sezione di cielo che cattura con le coordinate che Quaoar attraverserà. È, come la chiama Sallum, un'esperienza che accelera il polso. Hanno difficoltà a identificare il campo; Sallum è ancora alla ricerca di schemi che riconosce alle 4:45. Quando l'orologio segna 4:50-13 minuti per andare, fanno un atto di fede. Si rendono conto che devono solo iniziare.

Una volta che gli osservatori di Wallace posizionano il telescopio e programmano la fotocamera, possono vedere il flusso di immagini dal vivo da un computer all'interno. Con le dita congelate, Brothers e Sallum posizionano il telescopio e lo collegano alla fotocamera, che hanno già programmato per scattare un'esposizione ogni 10 secondi. Poi si affrettano a guardare.

All'interno, l'atmosfera è piuttosto tesa, secondo Sallum. Alle 5:02, iniziano a guardare con attenzione. Si prevede che l'occultazione avvenga alle 5:03, ma trascorrono 60 secondi senza alcuna attività sullo schermo. Forse il telescopio non è allineato correttamente, dopotutto. I fratelli e Sallum tengono gli occhi sulla stella, sorseggiano bevande calde e osservano qualsiasi segno che stia svanendo.

Alle 5:04, la stella scompare. Dieci secondi dopo, è tornato, debole e ombroso. Sallum trattiene il respiro. Dieci secondi dopo, la stella è di nuovo brillante.

Ma Brothers e Sallum non sono ancora pronti a dichiarare la vittoria. Eravamo entrambi piuttosto eccitati, ma dopo aver passato una notte così terribile con l'equipaggiamento, non volevamo saltare la pistola e pensare di averlo visto davvero prima di saperlo, racconterà in seguito Sallum.

Mentre tornano a Boston all'alba, Sallum è fiducioso. Ci vorranno alcuni giorni per analizzare le curve di luce della stella e determinare se lei e Brothers avevano davvero visto l'occultazione. A quanto pare, i loro istinti avevano ragione: Quaoar aveva occultato una stella e Brothers e Sallum l'avevano catturata dalla telecamera.

uno sto Occultazione Quaoar mai!

—11 febbraio 2011

I ricercatori di Wallace sono particolarmente orgogliosi di aver fatto una scoperta così importante da una struttura didattica relativamente piccola. Dopotutto, altri osservatori vantano strumenti molto più impressionanti: gli specchi del Very Large Telescope (VLT) dell'Osservatorio europeo meridionale in Cile sono circa 13 volte più grandi di quelli del telescopio più grande di Wallace.

Abbiamo ottenuto i primi dati sull'occultazione di questo oggetto sul terreno di casa, dice Person, aggiungendo che i ricercatori hanno presentato le loro scoperte all'incontro dell'American Astronomical Society di quest'anno. Uno dei tributi a Wallace è che possiamo fare scienza seria con mezzi modesti e attrezzature più piccole.

L'attrezzatura di Wallace può essere modesta per gli standard odierni, ma è un notevole miglioramento rispetto a ciò con cui è iniziata la struttura. Nel 1971, i controlli computerizzati furono considerati rivoluzionari. In effetti, il computer che controlla il telescopio da 24 pollici di Wallace lo ha reso 10 volte più efficiente nel tracciamento preciso dei telescopi guidati manualmente. Il comitato di pianificazione ha scritto che grazie a questa tecnologia, l'osservatorio sarebbe classificato tra le strutture più moderne del suo genere in tutto il mondo.

Da allora, le apparecchiature informatiche sono diventate molto più piccole e affidabili. Lo scorso inverno, gli scienziati di Wallace hanno progettato nuovi controlli robotici per il grande telescopio. Il nuovo sistema consentirà al telescopio di autocorreggersi e tracciare il movimento di un oggetto planetario praticamente indipendentemente. Questo ci porterà davvero nel secolo in corso, dice Brothers. Il sistema consente anche esposizioni più lunghe, lasciando entrare più luce e fornendo dati più chiari.

Ho visto un UFO

—2 dicembre 1997, 20:45

Carino T ry

—2 dicembre 1997, 23:30

Alcune cose non sono cambiate, come l'umorismo e il cameratismo che derivano dal lavorare nel cuore della notte. E la pratica dell'astronomia continua ad essere soggetta a fortuna casuale. A maggio, i ricercatori che hanno cercato di individuare un'occultazione di Plutone da Wallace sono stati ostacolati da nuvole temporalesche. Ma i gruppi nel Vermont e nel Maryland senza problemi hanno avuto una buona occhiata.

L'evento è accaduto, più o meno dove avevamo previsto, dice Brothers. Questo è di per sé un trionfo, spiega: è molto importante sapere che le nostre previsioni sono accurate.

È particolarmente importante perché Brothers, Person e altri astronomi del MIT viaggiano fino in Thailandia e in Australia sulla base delle loro previsioni e l'accesso a telescopi più grandi per eventi importanti dipende anche dalla loro accuratezza. Più gruppi di solito competono per gli stessi telescopi nelle stesse aree nelle stesse notti; è importante presentare proposte precise per avere una possibilità. Cerchiamo di tenere il passo con gli eventi. È un business molto spietato, dice Zuluaga, scherzando a metà. Cerca un anno in anticipo per determinare quali occultazioni varrà la pena perseguire. C'è quasi un piccolo orgoglio comune nel garantire un buon telescopio per un grande evento, dice. Avere il proprio osservatorio a Westford si rivela un grande vantaggio per gli eventi osservabili dal New England.

L'Osservatorio Wallace era originariamente destinato a durare 50 anni, ma quando compie 40 anni, non mostra alcun segno che il suo tempo sia quasi scaduto. Abbiamo nuove attrezzature, più sistemi di controllo e stiamo iniziando a suscitare ancora più interesse per le lezioni, afferma Brothers. Il piano, dice Person, è di continuare ad espandersi e crescere oltre la durata della vita originariamente immaginata. Non stiamo iniziando un conto alla rovescia di 10 anni fino alla fine, dice. Man mano che i telescopi vengono rinnovati, le fotocamere vengono migliorate e continuano ad arrivare importanti scoperte, Wallace rimane un leader nella ricerca astronomica studentesca. Come dice Brothers, penso che qui abbiamo una gemma nascosta.

nascondere