Come le invenzioni radar di Martin Ryle hanno rivelato l’universo profondo

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Sir Martin Ryle non si limitava a guardare il cielo. Lo mappò con una precisione che non esisteva prima che le sue mani toccassero l’attrezzatura. Nato a Brighton nel 1918, morì a Cambridge nel 1984. Ma nel frattempo, cambiò per sempre l’astronomia.

Era innanzitutto un radioastronomo. Il mondo era abituato a cercare la luce. Ryle cercò segnali. Onde invisibili. Statico dal cosmo. Ha costruito sistemi per catturarli. Quindi usò questi sistemi per individuare sorgenti radio deboli con sorprendente precisione.

Prima di Ryle, la radioastronomia era una scienza confusa. Lo ha reso acuto. Osservò le galassie più distanti allora conosciute. Questi non erano solo punti. Sono stati confermati, localizzati e studiati. Il suo lavoro ha dimostrato che l’universo era molto più grande e più attivo di quanto chiunque avesse immaginato.

La connessione radar

Ecco quello che spesso manca alla gente. Le scoperte di Ryle non sono arrivate da un telescopio nel senso tradizionale. Provenivano dalla seconda guerra mondiale.

Nel 1939 si laureò in fisica a Oxford. Poi è iniziata la guerra. È entrato a far parte dell’istituto di ricerca sulle telecomunicazioni. Lì, ha progettato apparecchiature radar. Non per avvistare i bombardieri, ma per capire come si comportavano le onde radar.

Dopo la guerra, prese una borsa di studio presso il Cavendish Laboratory di Cambridge. Aveva un nuovo lavoro: indagare sulle sorgenti radio extraterrestri. Non è partito da zero. Ha usato la sua conoscenza del radar. Applicò i principi della sintesi radar all’astronomia.

Il risultato fu il telescopio di sintesi. Non era un piatto gigante. Era una schiera. Molteplici antenne più piccole che lavorano insieme. Ciò gli ha permesso di simulare un telescopio delle dimensioni della linea di base tra le antenne più lontane. La risoluzione è migliorata notevolmente. I segnali deboli sono diventati visibili. Le galassie lontane furono messe a fuoco.

Un Nobel per l’Invisibile

Il riconoscimento è arrivato tardi ma pesante. Nel 1974, Ryle e Antony Hewish condivisero il Premio Nobel per la fisica. È stato il primo Nobel assegnato specificatamente per la ricerca astronomica. Il comitato non si è limitato a onorare una scoperta. Hanno onorato un metodo. Un modo di vedere che non si basava su lenti di vetro o semplici specchi.

Ryle non si limitava a osservare l’universo. Gli ha insegnato a farsi sentire chiaramente.

La sua carriera ha accelerato rapidamente. Servì come docente universitario di fisica dal 1948 al 1959. Nel 1957 divenne direttore dell’Osservatorio radioastronomico di Mullard. Nel 1959 era professore di radioastronomia. Il campo era suo.

Fu eletto membro della Royal Society nel 1952. Fu nominato cavaliere nel 1966. Questi non erano solo onori. Erano riconoscimenti di un cambiamento nel paradigma scientifico. Dimostrò che le onde radio erano preziose quanto la luce visibile per comprendere le strutture cosmiche.

L’astronomo reale

Nel 1972 succedette a Sir Richard Woolley come Astronomo Reale. Ha ricoperto la carica fino al 1982. Questo ruolo è in gran parte cerimoniale nei tempi moderni, ma ai tempi di Ryle aveva un peso. Significava che era il volto pubblico dell’astronomia britannica. Ha sostenuto il finanziamento della scienza. Ha spinto per strumenti migliori.

Era il nipote di Gilbert Ryle

Ryle non ha iniziato inseguendo gli oggetti più grandi dell’universo. I suoi primi lavori erano radicati nel quartiere locale. Ha studiato le onde radio del Sole. Ha monitorato le macchie solari. Puntò i suoi strumenti verso una manciata di stelle vicine. Non era roba appariscente. È stato fondamentale.

Ha guidato il gruppo di radioastronomia di Cambridge attraverso lo scrupoloso processo di mappatura di questi segnali. Il risultato fu il Terzo Catalogo Cambridge nel 1959. Quell’elenco di fonti radio fece molto più che limitarsi a organizzare i dati. Ha fornito gli indizi che hanno portato direttamente alla scoperta del primo oggetto quasi stellare, o quasar.

La svolta nella sintesi dell’apertura

La mappatura di sorgenti radio distanti come i quasar richiedeva un nuovo modo di vedere. I telescopi tradizionali semplicemente non riuscivano a risolvere i dettagli. Ryle ha risolto questo problema con una tecnica ora nota come sintesi dell’apertura.

Il concetto era elegante nella sua semplicità. Invece di costruire un’enorme parabola, usò due radiotelescopi. Spostandoli lungo i binari e modificando la distanza tra loro, ha raccolto dati da molteplici prospettive. Quando quei dati arrivarono al computer, i calcoli fecero il lavoro pesante. Il potere risolutivo salì alle stelle.

A metà degli anni ’60 mise in pratica questa teoria. L’installazione prevedeva due telescopi su rotaie. Alla distanza massima di 1,6 chilometri (circa un miglio), il sistema funzionava come se fosse un unico telescopio con un diametro di 1,6 chilometri. Si tratta di un enorme aumento di chiarezza per l’epoca.

Alla ricerca della Pulsar

Questo strumento ad alta risoluzione non serviva solo a catalogare quasar distanti. Aveva applicazioni locali immediate. Il sistema è stato utilizzato per localizzare la prima pulsar.

La pulsar stessa era stata scoperta nel 1967 da Jocelyn Bell e dal suo consigliere Antony Hewish del gruppo di Cambridge. Hanno rilevato i segnali ritmici. Ma per capire da dove provenissero esattamente questi segnali, avevano bisogno di una mappatura ad alta risoluzione. L’interferometro di Ryle ha fornito questa precisione. Ha individuato la posizione, confermando la natura di questi strani orologi cosmici che ticchettano.

Il passaggio dai cataloghi statici alle immagini dinamiche e sintetizzate ha cambiato tutto. Ha permesso agli astronomi di vedere l’universo con una nitidezza che prima era impossibile. Il metodo di Ryle non ha solo migliorato le immagini. Ha creato un nuovo linguaggio per osservare il cielo.