Multi Conjugate Adaptive Optics correction on an 8 meters telescope: a NIRVANA from the lab to the sky

Negli ultimi 50 anni il diametro dei principali telescopi a terra del mondo è più che raddoppiato, passando dai circa 5 m del telescopio Hale ai più di 10 m del telescopio Gran Telescopio Canarias, in risposta alle necessità del mondo astronomico nel suo tentativo di spingere sempre più lontano i confini della nostra conoscenza della volta celeste. La comunità astronomica è ora proiettata ed in attesa dell’era dei telescopi da 40 m, che permetteranno di migliorare le nostre conoscenze e la nostra comprensione in moltissimi campi astronomici, permettendo di osservare sorgenti sempre più deboli e lontane, spingendo il nostro sguardo oltre i limiti attuali, fino ai sfiorare i confini dell’Universo appena nato. Tuttavia, dal momento che i telescopi a terra sono affetti dal fenomeno naturale del seeing, dovuto alla presenza di un mezzo turbolento tra il telescopio e la volta celeste (l’atmosfera), anche il telescopio più grande diverrebbe equivalente, quantomeno in termini di risoluzione e qualità dell’immagine, a un telescopio di poche decine di centimetri se non si risolve il problema del seeing. Questo è esattamente il proposito dell’Ottica Adattiva, che gioca un ruolo chiave nelle osservazioni astronomiche da terra, dal momento che permette ai telescopi di riacquisire, totalmente o in parte a seconda della tecnica di Ottica Adattiva utilizzata, il loro limite di risoluzione teorico imposto dalla diffrazione. Data la sua importanza, negli ultimi decenni sono stati sviluppati molti sistemi e concetti di Ottica Adattiva, ognuno con le sue peculiarità e caratteristiche. LINC-NIRVANA, l’interferometro di Fizeau per il Large Binocular Telescope, è equipaggiato con un complesso modulo di Ottica Adattiva Multiconiugata (MCAO), che consente di correggere uniformemente un campo di vista di 2 arcmin, permettendo di ottenere immagini interferometriche su un campo di 10 x 10 arcsec, molto esteso se comparato ad altri interferometri, con una risoluzione equivalente a quella di un telescopio di 23 m. In sostanza, in questa configurazione, LBT può essere considerato un precursore degli ELTs. In questo Tesi darò una descrizione dettagliata del modulo MCAO equipaggiato a LINC-NIRVANA, concentrandomi in particolare sui due principali sottosistemi che lo costituiscono: il Ground layer Wavefront Sensor (GWS) e l’High layer Wavefront Sensor (HWS). Darò una panoramica dei concetti di ottica su cui si basano questi sensori, definirò le procedure di allineamento utilizzate per soddisfare le rigide tolleranze imposte per poter operare lo strumento con buone prestazioni e infine descriverò i risultati dell’allineamento e di verifica. Inoltre, descriverò le attività e i risultati ottenuti durante un Pathfinder Experiment, il cui scopo principale è stato sia verificare le prestazioni di uno dei due GWSs come un sistema a sé stante, comandando lo specchio secondario adattivo di LBT, sia le nostre capacità di renderlo possibile, acquisendo esperienza per il futuro commissioning di LINC-NIRVANA, previsto per la fine del 2016. Essendo LINC-NIRVANA una collaborazione Italia/Germania, le attività effettuate dallo scrivente e descritte in questa Tesi sono state svolte in Italia, Germania e USA (per il Pathfinder).