Non lontano da Vancouver, in mezzo alle montagne canadesi della British Columbia, posto su solida roccia basaltica, c'era il Large Zenith Telescope, la cui particolarità, unica, era l'utilizzo di uno specchio di mercurio liquido.
Il mercurio, grazie alle sue ben note proprietà tra cui densità (sulla superficie può galleggiare il piombo), liquidità a temperatura ambiente e l'essere l'unico liquido capace di riflettere alla perfezione le immagini, è da secoli oggetto di fascinazione.
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| Credit: NASA |
Da queste caratteristiche la decisione che portò alla realizzazione nel 2003 del Large Zenith Telescope, uno specchio liquido paraboloide di 6 metri di diametro con accuratezza migliore di quella ottenibile con vetro o alluminio e decisamente meno costoso. Fino al 2016 era il terzo telescopio più grande del Nord America.
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| Confronto in scala tra i vari telescopi, compresi quelli radar (credit: Cmglee via wikipedia) |
Produrre tale specchio fu decisamente meno complicato che creare un analogo di vetro o metallo di pari grandezza e "pulizia" sulla superficie: creato versando il mercurio su un piatto rotante a velocità costante così da costringere il liquido in una parabola sollevata ai bordi per circa 1 mm. La forza di gravità trattiene il liquido mentre l'inerzia dalla rotazione sposta il liquido lateralmente.
La continua rotazione dello specchio, associata alla densità del liquido, è sufficiente a ripristinare la superficie liscia anche in presenza di agenti esterni.
La luce incidente sullo specchio liquido viene focalizzata su uno specchio secondario, non liquido, e infine infine catturata dai sensori CCD.
La prima idea del suo utilizzo in astronomia risale a metà ottocento e si deve all'italiano Ernesto Capocci. Rimase tuttavia solo una ipotesi. Il vero collo di bottiglia incontrato anche nei decenni successivi era nella necessità di un motore che garantisse una velocità di rotazione talmente regolare e affidabile da mantenere "pulita" la superficie della lente e sopportane il peso.
Notare che data la densità del mercurio se si poggiasse un dito (previo utilizzo di guanti di lattice data la tossicità) la sensazione sarebbe quella di toccare qualcosa di quasi solido; solo facendo forza si potrebbe penetrare il liquido creando molte meno onde (solo una sorta di tremolio) di quelle che si formerebbero immergendo il dito nell'acqua.
Chiaramente, a differenza dei normali specchi dei telescopi, il mercurio liquido deve essere tenuto in posizione orizzontale, quindi il telescopio poteva solo essere puntato allo zenith. Fu utilizzato nella quasi totalità dei casi per l'osservazione del cielo notturno
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| Un esempio delle immagini catturate dal LZT. Altre immagini sul sito astro.ubc.ca |
Curiosità. Nel film Orpheus di Jean Cocteau del 1950 lo specchio di mercurio venne usato come "strumento" per simulare uno specchio apparentemente solido ma penetrabile così da permettere al personaggio di varcare il confine verso l'Ade. La posizione verticale dello specchio è solo un trucco creato magistralmente dalla posizione della telecamera.
Il telescopio canadese è stato infine dismesso nel 2016.
Già nel 2008 Roger Angel dell'Università dell'Arizona lavorava all'idea di un telescopio lunare di grandi dimensioni, basato su una lente liquida.
Con un diametro poco superiore ai 90 metri e posizionato all'interno di un cratere in uno dei poli lunari, avrebbe permesso di ottenere una nitidezza delle immagini tale da consentire di rilevare le stelle più lontane da noi, quindi le più antiche. Una risoluzione superiore anche a quella del tanto atteso James Webb Space Telescope, il cui lancio è previsto per il prossimo 21 dicembre.
Il vantaggio dell'utilizzo di liquidi invece del vetro per un telescopio lunare è nel suo minor peso complessivo, un fattore chiave dati i costi del trasporto nello spazio.
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| Credit: Thomas Connors, Steward Observatory, University of Arizona |
Il progetto fu poi accantonato dalla NASA a causa di vincoli di budget e per l'assenza della infrastruttura necessaria all'assemblaggio sulla Luna.
L'idea è tornata alla ribalta l'anno scorso con uno studio di fattibilità pubblicato su "The Astrophysical Journal".
Il suo impiego non sarebbe "limitato" allo studio delle stelle più antiche (o parimenti allo studio di un universo ancora giovane) ma troverebbe applicazione anche nello studio degli esopianeti.
A questo proposito vale la pena menzionare una proposta molto recente pubblicata sulla stessa rivista ma centrata su un più classico radiotelescopio lunare di cui quella sotto è una immagine artistica.
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| Image credit: universetoday.com |
Altre letture oltre a quelle citate nel testo
- Atlas Obscura
- Borra E. F. 1991. The case for a liquid mirror in a lunar-based telescope. The Astrophysical Journal, Part 1. 373:317-321.
- Borra, E. F. 1994. Liquid Mirrors. Scientific American 270(2):76-81.
- Content R., E. F. Borra, M. J. Drinkwater, S. Poirier, E. Poisson, M. Beauchemin, E. Boily, A. Gauthier and L. Tremblay. 1989. A search for optical flares and flashes with a liquid-mirror telescope. The Astronomical Journal 97:917-922.
- Gibson, B. K. 1991. Liquid mirror telescopes: history. Journal of the Royal Astronomical Society of Canada 85(4):158-171.
- Hickson, P. 2002. Wide-field tracking with zenith-pointing telescopes. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 330:540-546.
- Hickson, P., T. Pfrommer, R. Cabanac, A. Crotts, B. Johnson, V. de Lapparent, K. M. Lanzetta, S. Gromoll, M. K. Mulrooney, S. Sivanandam and B. Truax. In press. The Large Zenith Telescope—A 6-meter liquid-mirror telescope. Publications of the Astronomical Society of the Pacific.
- Potter, A. E., and M. Mulrooney. 1997. Liquid metal mirror for optical measurements of orbital debris. Advances in Space Research 19:213-219.
- Worden, S. P., J.R. P. Angel, D. J. Eisenstein, S. Sivanandam, S. P. Worden, J. H. Burge, E. F. Borra, C. M. Gosselin, O. Seddki, S. Thibault, P. Hickson, K. Ma, B. Foing and J. L. Josset. 2006. A lunar liquid-mirror telescope (LLMT) for deep-field infrared observations near the lunar pole. In Space Telescopes and Instrumentation I: Optical, Infrared, and Millimeter. Ed. J. C. Mather, H. A. MacEwen and M. W. M. de Graauw. Bellingham, Washington: SPIE—The International Society for Optical Engineering.
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