Pierce Brosman, James Bond nella scena finale di Golden Eye del 1995

Trevelyan: “Per l’Inghilterra, James?”
Bond: “No. Per me.”
Personalmente non avrei mai pensato che 25 anni dopo questo famosissimo scambio di battute tra Pierce Brosman / James Bond e Sean Bean / Alec Tevelyan avremmo visto ripetersi, questa volta purtroppo senza la necessità di effetti speciali, la scena finale del diciassettesimo film della saga di James Bond.
Era il 1995 e il radiotelescopio di Arecibo, nell’isola caraibica di Portorico, faceva da scenografia alle scene finali del “Bond-movie” Golden Eye. La scena era ambientata in un radiotelescopio fittizio situato a Cuba dal quale l’agente 006 Trevelian, ormai diventato un traditore, avrebbe voluto comunicare con un satellite russo per distruggere Londra. In realtà non ha molto senso dal punto di vista scientifico e tecnologico usare un radiotelescopio di 300 metri di diametro per comunicare con un satellite in orbita intorno alla terra. Ma tant’è. E così Bond, James Bond, salva per la diciassettesima volta il mondo e le terre di Sua Maestà Britannica. Ma soprattutto il cattivo Trevelyan viene schiacciato dal crollo della struttura di ricezione del radiotelescopio che cade da un’altezza di 150 metri (l’altezza di un grattacielo di 50 piani) sullo specchio principale. La stessa scena che purtroppo abbiamo visto (senza l’agente Trevelyan in mezzo, ovviamente …) il 1 dicembre del 2020.

 

Il radiotelescopio di Arecibo.

Un mondo a “radioonde”
Per realizzare la scenografia del “radiotelescopio cubano” il regista di Golden Eye scelse un vero radiotelescopio, anzi il più grande e mitico dei radiotelescopi, quello di Arecibo a Portorico, superato per dimensioni solo da pochi anni dal radiotelescopio FAST in Cina.
Oggi viviamo immersi in un mondo di radioonde generate artificialmente: cellulari, radio, tv, wi-fi, telecomandi. La luce visibile corrisponde a un intervallo di lunghezze d’onda che va dai 390 nanometri del colore rosso scuro (1 nanometro è la milionesima parte di un millimetro) del fino ai 700 nanometri del violetto. Le onde elettromagnetiche con lunghezza d’onda maggiore di 1 millimetro sono invece abitualmente chiamate onde radio perchè la loro principale applicazione è quella delle comunicazioni.
Lo studio e l’uso delle onde radio fu inizialmente limitato alle comunicazioni terrestri fino a che, negli anni ’30 del XX secolo, fu chiaro che anche oggetti celesti come il Sole o il centro della nostra galassia, la Via Lattea, emettono in modo naturale non solo luce visibile ma anche radioonde. Nacque così un nuovo tipo di astronomia: la radioastronomia.
L’avvento della radioastronomia ha ampliato enormemente la nostra capacità di studiare l’Universo permettendoci di ottenere ulteriori e nuove informazioni su fenomeni celesti. In alcuni casi informazioni uniche che non è possibile ottenere attraverso l’osservazione della sola luce visibile.

I campi magnetici per esempio sono caratterizzati da emissioni soprattutto a lunghezze d’onde radio e quindi per mezzo di radio-telescopi è possibile studiare l’attività magnetica dei corpi celesti, iniziando dall’atmosfera solare.
Ci sono situazioni in cui ostacoli come le nubi di “polvere cosmica” impediscono alla luce visibile di giungere fino a noi. Queste polveri invece non rappresentano un ostacolo per le onde radio in quanto la lunghezza d’onda di queste ultime è maggiore delle dimensioni delle particelle che costituiscono la polvere. Per esempio lo studio della nascita e formazione di nuove stelle è condotto principalmente con osservazioni a lunghezze d’onde radio trattandosi di un fenomeno che avviene precisamente all’interno di dense nubi di materia interstellare che lentamente collassano fornendo materia alle stelle che stanno nascendo.
Infine fenomeni come le stelle di neutroni o i buchi neri sarebbero praticamente inosservabili se non fosse per le onde radio emesse a causa della interazione con la materia che li circonda.

 

La struttura sospesa dove sono alloggiati gli strumenti di rilevazione

Una sfida tecnologica
Il grande problema della radioastronomia è la enorme debolezza dei segnali radio da rilevare. La potenza tipica di una emittente radiofonica è di qualche centinaio di Watt. Quella di un telefonino è poco meno di 1 Watt. In radioastronomia invece, a causa delle enormi distanze cosmiche, può essere necessario rilevare segnali di … un miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di Watt (avete letto bene, nessuna ripetizione fortuita della parola “miliardesimo”).
Per ricevere radio o tv sono perciò sufficienti antenne tradizionali. Già per ricevere una trasmissione via satellite si rendono necessarie antenne paraboliche grandi circa 1 metro. Non c’è quindi da meravigliarsi allora se i radiotelescopi sono antenne paraboliche grandi decine o addirittura centinaia di metri, come quella di Arecibo (che però è sferica e non parabolica). In compenso non è necessaria una lavorazione fine della superficie riflettente, proprio a causa della maggiore lunghezza d’onda della radiazione da riflettere verso i rivelatori. Tutto è relativo …
Il radiotelescopio di Arecibo fu costruito per iniziativa della Cornell University (dello stato di New York) tra il 1960 e il 1963 e per l’epoca fu un grande successo tecnologico oltre che scientifico. L’enorme “piatto” ha una diametro di circa 305 metri. È costituito dall’unione di ben 38.778 pannelli di dimensioni tra 1 e 2 metri e per alloggiarlo fu scelto un cratere naturale. Un enorme radio-specchio quindi in posizione fisssa, puntando verso l’alto e sfruttando la rotazione terrestre per osservare le diverse zone del cielo equatoriale.
Gli strumenti di rilevazione verso i quali indirizzare la radiazione riflessa furono alloggiati in una struttura del peso di 900 tonnellate sospesa ad una altezza di 150 metri sull’enorme specchio principale, sostenuta da un sistema di cavi agganciati a tre grandi torri di cemento armato.
Anche solo da vedere era un vero spettacolo ed infatti era visitato da circa 100.000 turisti l’anno.


 

Immagine della galassia “Fornax A” ottenuta sovrapponendo una immagine ottenuta in luce visibile con una ottenuta a lunghezze d’onda radio. In luce visibile si apprezza solo la struttura principale della galassia (al centro in colore bianco/azzurro). In banda radio è invece possibile vedere (in colore arancione) i due enormi getti di materia che viene espulsa da questa galassia.

200 milioni di tonnellate in un cucchiaino da caffè
In 57 anni di attività sono stati tanti i risultati scientifici ottenuti per mezzo di questo enorme radiotelescopio e non è questo il luogo per spiegarli tutti in dettaglio. Vale però la pena di accennare brevemente ad almeno uno di essi.
Le “stelle di neutroni” sono uno dei possibili stati finali previsti teoricamente per la vita di una stella. Le teorie di evoluzione stellare, nel caso di stelle di massa molto grande (superiore ad almeno 10 volte quella del Sole) prevedono che gli strati esterni della stella vengano espulsi nello spazio circostante attraverso un’esplosione conosciuta come “supernova” mentre il nucleo collasserà su se stesso formando una stella ormai morta costituita non più da atomi o nuclei atomici ma solo da neutroni che sono, insieme ai protoni, uno dei due tipi di particelle che costituiscono il nucleo degli atomi.
La materia ordinaria alla quale siamo abituati ha una densità relativamente bassa perchè le distanze tra gli atomi sono enormemente più grandi delle dimensioni degli stessi e le distanze tra le particelle all’interno di ciascun atomo sono enormemente più grandi delle dimensioni delle stesse particelle. Il nostro Sole ha per esempio una densità media di circa 1 grammo per centimetro cubo. La Terra, che è un pianeta solido e roccioso, ha una densità media di circa 5 grammi per centimetro cubo.
In una “stella di neutroni” invece le distanze tra queste particelle vengono praticamente annullate a causa dell’enorme gravità e quindi una massa fino al doppio di quella del Sole finisce per essere “compattata” in un diametro di appena 10÷20 km! Il che significa una densitá fino a 200 milioni di tonnellate per centometro cubo …
Di esplosioni di supernovae ne sono state osservate tante, alcune di tale luminosità da essere visibili ad occhio nudo già nell’antichità. Il bagliore dell’esplosione in luce visibile dura solo pochi giorni ma la nebulosa formata dalla materia espulsa nell’esplosione continua ad essere osservabile con strumenti ottici adeguati. Invece l’esistenza di “stelle di neutroni” è rimasta solo una previsione teorica almeno fino al 1968.
Nel 1967 infatti, con l’uso di radiotelescopi, vennero scoperte radiosorgenti celesti che emettevano onde radio non in modo continuo ma con pulsazioni estremamente regolari, e per questo motivo vennero chiamate “pulsar”. Solo un anno dopo, nel 1968, fu possibile con il grande radiotelescopio di Arecibo studiare in dettaglio le emissioni radio di una nebulosa (conosciuta come Nebulosa del Granchio) formata da gas espulsi con l’esplosione di una supernova, scoprendo al suo interno l’esistenza di una sorgente pulsar.
Si trattava della prima osservazione che associava i resti di una supernova con le pulsar, permettento di interpretare queste ultime come stelle di neutroni che emettono un fascio di radioonde come un faro rapidissima rotazione. In definitiva la prima prova sperimentale dell’esistenza nell’Universo di stelle di neutroni così come previsto dalla teoria.

 

Lo specchio principale distrutto dalla caduta, il 1 dicembre 2020, della struttura sospesa del radiotelescopio.

Un mito duro a morire
Dopo aver sopportato l’impatto del devastante uragano Maria nel 2017, il grande radiotelescopio di Arecibo soffrí nell’agosto del 2020 la rottura di un cavo portante della struttura sospesa. Poi di un secondo cavo l’8 novembre, cosa che condusse il 19 dello stesso mese ad ufficializzare la decisione di smantellarlo per ragioni di sicurezza. Il 1 dicembre è purtroppo avvenuto lo spettacolare crollo della struttura.
E però notizia dell’ultima ora che in meno di un mese sono già state raccolte oltre 100.000 firme per chiedere alla Casa Bianca di finanziare una sua ricostruzione, magari con una struttura più moderna.
Come tutti i miti, anche quello dell’enorme piatto di Arecibo è duro a morire.

Il video del crollo: https://www.youtube.com/watch?v=5BcU77ocBw4&t

Gianni Mainella