Cosa fa un astrofisico a Malta?

AA vista dettagliata della Nebulosa Testa di Cavallo, nota anche come Barnard 33 e parte della costellazione di Orione, ripresa dal telescopio Euclid dell’ESA. Foto: ESA

Sebbene gli astrofisici siano spesso legati a laboratori high-tech e strumenti sofisticati, una notevole quantità di lavoro avviene dietro le quinte delle loro scrivanie.

Nell’odierno panorama incentrato sui dati, in cui la quantità di informazioni acquisite è sbalorditiva e i requisiti di precisione sono fondamentali, i giorni in cui ci si affidava esclusivamente a tecniche manuali sono ormai alle spalle.

Per navigare in questa nuova era, ci troviamo immersi nello sviluppo di algoritmi sofisticati per automatizzare, analizzare e correggere vasti insiemi di dati, consentendoci di spingere i confini della nostra comprensione.

Gli astrofisici dipendono fortemente dalle immagini per dare uno sguardo allo spazio profondo. Un’immagine del cielo notturno ci dice molto sulla storia dell’Universo, perché rappresenta un’istantanea del passato. Tutto ciò che vediamo ha viaggiato anni luce per arrivare fino a noi, per cui la loro posizione nel cielo appare come appariva molto tempo fa. È come guardare indietro nel tempo e vedere la storia di come le stelle e le galassie si sono formate e sono cambiate nel corso degli anni. Quindi, ogni oggetto nell’immagine è come un piccolo pezzo di storia che ci aiuta a capire la storia più grande dell’Universo.

Mentre i telescopi tradizionali ci aiutano a ingrandire gli oggetti che vediamo nel cielo, l’atmosfera terrestre può distorcere e offuscare la luce proveniente dallo spazio, compromettendo la qualità delle osservazioni. Per questo motivo i telescopi vengono posizionati nello spazio, per evitare questa distorsione.

Tuttavia, la nostra ambizione di sviluppare telescopi migliori si basa sulla modellazione ottica. Creando modelli virtuali dei telescopi e dei loro sistemi ottici, gli scienziati possono prevedere come la luce interagirà con il telescopio e i suoi strumenti

Una delle principali aree di interesse per la modellazione e la simulazione ottica nei telescopi spaziali è lo sviluppo di algoritmi di elaborazione e correzione delle immagini. Questi algoritmi vengono utilizzati per rimuovere gli artefatti dalle immagini del telescopio, come quelli causati dall’ottica del telescopio o dal processo di digitalizzazione durante l’acquisizione e la memorizzazione delle immagini sulla fotocamera di bordo del telescopio, per produrre immagini più accurate.

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La modellazione e la simulazione ottica sono utilizzate anche per sviluppare nuove tecniche di imaging per i telescopi spaziali. Queste tecniche possono essere impiegate per l’immagine di oggetti troppo deboli per essere visti con i metodi tradizionali. Tali tecniche sono state utilizzate per sviluppare il telescopio spaziale Hubble e il telescopio spaziale James Webb. Questi telescopi hanno prodotto alcune delle immagini più iconiche dell’Universo.

Oltre a questo importante lavoro, il dottor Ian Fenech Conti è un astrofisico computazionale dell’Istituto di Scienze Spaziali e Astronomia (ISSA) dell’Università di Malta. Le sue ricerche hanno contribuito alle prime immagini emerse di recente dal telescopio spaziale Euclid dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA).

Ian Fenech Conti alla sua scrivania.

Fenech Conti ha sviluppato algoritmi all’avanguardia utilizzati per la modellazione ottica del telescopio Euclid in collaborazione con il professor Lance Miller dell’Università di Oxford e il professor Kristian Zarb Adami dell’ISSA. Il suo lavoro è stato incorporato nel telescopio, che ha rivelato immagini astronomiche a colori di estrema nitidezza su una porzione di cielo così ampia e mai vista prima.

Il lavoro di un astrofisico non finisce mai. Man mano che i telescopi diventano più sofisticati, la necessità di strumenti di modellazione e simulazione accurati ed efficienti non potrà che aumentare. L’investimento in un’ampia azienda di elaborazione informatica non è economicamente sostenibile e, di conseguenza, un aspetto cruciale del processo è la messa a punto di questi algoritmi per un’esecuzione rapida ed efficiente.

Ciò può essere ottenuto attraverso varie tecniche, una delle quali consiste nello spostare i dati di elaborazione sulle GPU (Graphics Processing Unit), un processo guidato dal professor Alessio Magro dell’Istituto di Scienze Spaziali e Astronomiche.

Questi progressi non sono solo a vantaggio della ricerca fuori dal mondo. Le tecniche sviluppate in astrofisica trovano applicazioni pratiche nella nostra vita quotidiana. Un esempio è il progetto OPTICA, guidato dalla stessa Fenech Conti e da Andrea DeMarco, in cui tecniche simili di modellazione ottica vengono utilizzate per migliorare la nitidezza delle immagini astrofotografiche catturate dagli smartphone.

Questo articolo è stato redatto da Erika Puglisevich e presentato da Malta Chamber of Scientists.

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