Come costruire un telescopio in casa con pochi euro

DATA ULTIMO AGGIORNAMENTO: 24 Novembre 2023

Come costruire un telescopio con pochi euro? Il problema principale che riscontrano oggigiorno gli astrofili in erba è probabilmente quello dell’inquinamento luminoso, che rende estremamente difficile, se non impossibile, vedere stelle e altri corpi celesti usando strumenti amatoriali.

La situazione è chiaramente più critica nelle (grandi) città, dove d’altronde vive la maggior parte della popolazione, il che rende sempre più spesso l’astronomia amatoriale un hobby da ricchi, che possono permettersi telescopi migliori e hanno più facilità di spostamento in luoghi meno luminosi.

Ma niente paura: per chi non vuole/può spendere mille o più euro per seguire la sua passione, viene in soccorso la radioastronomia, che consente di effettuare utili rilevamenti astronomici a prezzi modici.

In particolare, un recente studio di un gruppo di astronomi della Hong Kong University of Science and Technology mostra come sia possibile costruirsi facilmente da soli la strumentazione necessaria, spendendo poco più di 100€ e usando… un wok da cucina.

I pregi della radioastronomia

I radiotelescopi, inventati nei primi decenni del 20° secolo, presentano alcuni vantaggi rispetto a quelli ottici:

• non hanno bisogno di cieli sereni e bui per funzionare perfettamente;
• le emissioni radio degli oggetti e fenomeni cosmici sono molto diverse da quelle generate dalla tecnologia umana, che sono quindi facili da filtrare, mentre lo stesso non si può dire per l’inquinamento luminoso;
• non richiedono grande precisione e quindi sono molto più economici, anche perché in pratica sono pezzi di metallo piegati in un certo modo.

È proprio quest’ultimo principio che sta alla base del telescopio fai da te costruito da Leo W.H. Fung e colleghi: pare infatti che i wok abbiano proprio la curvatura giusta per rilevare una specifica frequenza di emissioni radio, intorno ai 1420 megahertz (MHz).

Tale frequenza, anche nota come riga a 21 cm dell’idrogeno neutro, è particolarmente importante in astronomia, in quanto è quella che consente di rilevare tale atomo ed è stata storicamente usata per determinare la struttura della Via Lattea dall’interno.

L’idrogeno neutro e il cambio di spin

L’idrogeno è l’elemento più abbondante nell’universo e nella sua forma neutra non è altro che un atomo composto da un singolo elettrone e un singolo protone, le cui cariche si annullano a vicenda.

Elettrone e protone hanno una proprietà detta spin, che per semplicità può essere vista come una rotazione sul proprio asse. Quando un atomo di idrogeno neutro si trova al livello energetico più basso, il suo elettrone e protone presentano spin opposti.

Ma l’idrogeno neutro può acquisire un po’ di energia, tramite collisione con altri atomi o elettroni: a quel punto, lo spin del suo elettrone e protone diventano allineati; in seguito, se lasciato indisturbato per lungo tempo (circa 10 milioni di anni), esso ritornerà allo stato energetico più basso.

Ed è a questo punto che diventa possibile rilevare l’idrogeno neutro: per tornare allo spin opposto a quello del protone, tipico di tale stato energetico minimo, l’elettrone rilascerà una piccola quantità di energia sotto forma di fotone (la particella della luce) alla lunghezza d’onda di esattamente 21 cm.

Come costruire un telescopio in casa con pochi euro

E arriviamo finalmente alla costruzione del radiotelescopio amatoriale in grado di rilevare l’emissione di tale fotone a bassa energia. Ecco cosa serve:

• un wok da cucina, che fungerà da parabola per la cattura del segnale radio;
• del filo di rame, che piegato in un modo particolare servirà da antenna di ricezione;
• un amplificatore di segnale, per migliorare la ricezione;
• un processore digitale, da collegare a un computer per analizzare e filtrare il segnale, tramite un programma gratuito.

Il tutto, come detto, per una spesa totale di poco più di 100€, cioè dieci volte inferiore a quella necessaria per un telescopio ottico amatoriale, come spiega l’astrofisico Paul M. Sutter su Astronomy Magazine.

Se poi si vuole “esagerare”, è possibile seguire l’esempio dei ricercatori e piazzare il radiotelescopio (chiamato WTH, da “Wok The Hydrogen”) in una sorta di tinozza di plastica munita di ruote, per una maggiore facilità di movimento.

I risultati degli esperimenti col WTH

Fung e il suo team hanno puntato il loro telescopio fai da te in diverse regioni del cielo, riuscendo sempre a rilevare idrogeno neutro, nonostante gli esperimenti siano stati fatti nel centro di Hong Kong, una delle zone più urbanizzate al mondo.

Da notare che il segnale radio rilevato non si trova esattamente ai 1420 MHz, ma a una frequenza leggermente più alta: ciò è dovuto al movimento del braccio di spirale della Via Lattea più vicino a noi, che causa il cosiddetto spostamento verso il blu (o blueshift) della radiazione, un po’ come la sirena di un’ambulanza in avvicinamento ci sembra più forte.

Puntando il telescopio in direzioni diverse e in diversi periodi dell’anno è quindi possibile rilevare il movimento dell’idrogeno neutro nella nostra galassia. E non è tutto: spostandosi in una zona con minore inquinamento luminoso, si può tracciare persino il movimento in profondità dell’idrogeno, il che consente di creare una vera e propria mappa tridimensionale della rotazione del gas nella Via Lattea.

Ai più esperti a questo punto si saranno probabilmente drizzate le orecchie: come noto, la velocità di rotazione non è spiegabile solo con la gravità totale di tutta la materia visibile in una galassia, ma dipende anche dalla misteriosa, invisibile materia oscura (di cui ho parlato in questo articolo).

Chi l’avrebbe mai detto che sarebbe stato possibile ottenere così tante informazioni sulla nostra galassia, elusiva materia oscura inclusa, a partire da una semplice padella da cucina?

(Originariamente pubblicato su Storie Semplici)