Vera Rubin Observatory: l’astronomia apre una nuova era

Dopo le prime immagini di giugno 2025, che hanno rivelato al mondo il potenziale straordinario del Vera C. Rubin Observatory, sede del più innovativo telescopio a livello internazionale, il progetto è entrato nella fase finale di collaudo. Rubin si prepara quindi a dare il via alla Legacy Survey of Space and Time (LSST): dieci anni di osservazioni del cielo australe ogni tre notti, per creare un “film” dell’universo in divenire, una mappa dinamica e senza precedenti del cosmo.

Il progetto riunisce migliaia di ricercatrici e ricercatori di 28 Paesi. Il DIFA - Dipartimento di Fisica e Astronomia “Augusto Righi” dell’Alma Mater è tra i protagonisti.

Gabriele Umbriaco, Gabriele Rodeghiero, Alessio Taranto, Luca Rosignoli e Giulia Despali raccontano le sfide tecniche legate alla strumentazione e alla gestione di una quantità di dati senza precedenti, il percorso di crescita scientifica e umana nato dalla partecipazione a un progetto di rilievo globale. 

Il Vera C. Rubin Observatory

Basato sulle Ande del Cile, il Vera C. Rubin Observatory è dotato di un telescopio con uno specchio primario da 8,4 metri di diametro e ospita la più grande fotocamera digitale del mondo, LSSTCam, con oltre 3,2 gigapixel. Il telescopio ha il campo visivo più ampio mai raggiunto da uno strumento terrestre di classe 8m e integra in un unico blocco di vetro lo specchio primario e quello terziario, un unicum nella progettazione ottica.

Dal commissioning alla Legacy Survey of Space and Time

“L’estate dello scorso anno abbiamo raccontato le prime immagini del cielo - spiega Gabriele Rodeghiero, alla guida del team di INAF - Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna che collabora con il DIFA al progetto, a cui lavorano anche i ricercatori INAF Enrico Giro, Rodolfo Canestrari e Felice Cusano - Eravamo nella fase del commissioning: mesi dedicati al collaudo del telescopio in cielo, all’ottimizzazione di un sistema estremamente complesso e alla risoluzione dei problemi. Rubin si trova ora in una fase di transizione. Il sistema funziona, ma l’obiettivo è farlo operare in modo completamente autonomo, come un telescopio spaziale anche se è a terra. Quando la LSST partirà ufficialmente, la cupola si aprirà al tramonto e il telescopio osserverà tutta la notte, secondo una programmazione precisa, per dieci anni. La data di avvio della LSST non è ancora definita, ma potrebbe arrivare a breve. Si sta valutando una modalità ibrida, in cui parte della notte sarà dedicata alla survey e parte all’ottimizzazione, per arrivare gradualmente al 100% di osservazioni scientifiche”.

Il contributo iniziale del DIFA

Nelle prime fasi del progetto, il team ha lavorato alla verifica del funzionamento della cella che contiene lo specchio secondario, il più grande al mondo della classe 8m. 
L’attenzione si è poi spostata alla verifica dei requisiti del sistema di ottica attiva, responsabile di mantenere il telescopio a fuoco durante l’osservazione notturna per ottimizzare la qualità delle immagini. Grazie al commissioning della camera di test, installata a ottobre del 2024, è stato possibile avviare test dettagliati per valutare le prestazioni del sistema.

Un problema “invisibile”: le luci parassite

Tra le sfide tecniche più impegnative affrontate dal team dell’Università di Bologna c’è lo studio delle stray lights, le luci parassite, fondamentale per garantire la qualità scientifica delle immagini.
“È luce che non segue il percorso nominale per cui il telescopio è stato progettato - spiega Alessio Taranto, dottorando al DIFA - Anche luce proveniente da fuori campo può rimbalzare sugli specchi e arrivare alla camera, creando artefatti che non hanno nulla a che fare con il cielo”.

Strisce, aloni e sagome indesiderate possono compromettere misure fondamentali come la fotometria. “Il nostro lavoro è stato prima catalogare questi artefatti - continua Alessio - per poi ricostruire con simulazioni ottiche da dove provenissero e infine proporre soluzioni hardware per eliminarli. Ora siamo nella fase di installazione e verifica di queste soluzioni”.

Gabriele Rodeghiero paragona il lavoro a un’indagine investigativa: “Vedi la traccia nell’immagine, ma capire da dove arriva non è semplice. È un lavoro di ipotesi, simulazioni e verifiche. Quando finalmente individui il colpevole, fai un passo avanti per tutto il progetto”.
Oggi, nella fase avanzata del commissioning, il contributo del DIFA è volto a portare il telescopio alle prestazioni necessarie per l’avvio della LSST: dall’analisi degli artefatti nei dati osservativi alla ricostruzione delle loro cause, fino alla progettazione, installazione e verifica di soluzioni hardware direttamente sul sito osservativo in Cile.

Dottorande e dottorandi in prima linea

Un aspetto distintivo del contributo bolognese è il ruolo centrale di giovani ricercatrici e ricercatori.

Luca Rosignoli, dottorando DIFA, racconta come l’esperienza sul campo abbia cambiato il suo modo di fare ricerca: “Non puoi non imparare, in questo contesto. È un progetto molto strutturato, con procedure rigorose e un’organizzazione che ricorda quella delle grandi aziende tecnologiche. Anche il modo di scrivere e revisionare il codice è estremamente formativo. Si impara dall’ottica alla scienza, ma anche semplicemente relazionandosi con colleghe e colleghi di tutto il mondo. È una scuola continua”.

Come cambierà il modo di fare astronomia

Secondo Gabriele Umbriaco, ricercatore al DIFA e astronomo con lunga esperienza nei grandi osservatori cileni, l’impatto di Rubin sarà epocale: “In pochi giorni riuscirà a mappare tutto il cielo visibile con una profondità mai raggiunta prima. In un anno avremo una visione completa e dinamica del cosmo. I risultati saranno straordinari: dalla scoperta di nuovi asteroidi alle supernove, dagli oggetti transienti alla conoscenza della materia oscura. Rubin produrrà una quantità di dati inimmaginabile, che non cambierà solo l’astronomia, ma anche il modo in cui la comunità scientifica lavora, spingendo alla costruzione di nuovi telescopi dedicati al follow-up delle scoperte”.

“Prevediamo che Rubin - afferma Giulia Despali, ricercatrice al DIFA - scoprirà ad esempio centomila nuove lenti gravitazionali, ovvero sistemi in cui la massa di una galassia deflette la luce di una galassia molto più lontana, che quindi si trova dietro di lei, creando spettacolari archi gravitazionali. Questi sistemi sono essenziali per studiare la distribuzione di materia oscura nell’universo. Considerando ne conosciamo oggi dell’ordine delle centinaia, i nuovi dati di Vera Rubin saranno una vera rivoluzione per il nostro campo”.

Lavorare nel Deserto Andino, fare parte di una comunità

Le missioni in Cile durano da uno a due mesi. “Pernottiamo spesso nella struttura prossima all'Osservatorio, sulle Ande cilene, insieme a scienziate e scienziati di tutto il mondo che collaborano al progetto - racconta Gabriele Rodeghiero - Iniziamo la giornata camminando a circa 2.600 metri di altitudine e la finiamo sotto il cielo più bello del mondo. È un’esperienza intensa, anche dal punto di vista umano”.

Per Gabriele Umbriaco, la nascita di un osservatorio è un momento unico: “Chi lavora nella fase iniziale ha accesso a luoghi e attività che poi non saranno più possibili. Nasce una comunità internazionale senza confini, che dura nel tempo. È come crescere insieme allo strumento”.

Un messaggio per studentesse e studenti

“Lavorare a Vera Rubin non è solo una riga sul curriculum - afferma Gabriele Umbriaco - Fra dieci o vent’anni, quando nasceranno nuovi grandi progetti, si cercheranno persone che hanno maturato questa esperienza. Non solo: essere coinvolti fin da giovani in un progetto di questa portata significa diventare ricercatrici e ricercatori autonomi, capaci di lavorare in gruppo, gestire complessità e contribuire davvero alla scienza”.

“Volando per circa venti ore verso il Cile si vede chiaramente che non esistono frontiere sotto di noi, se non quelle naturali: il cielo non ha confini - conclude Gabriele Umbriaco - Ricercatrici e ricercatori sono parte di una comunità internazionale senza distinzioni, dove contano le competenze e il rispetto reciproco. Il Vera Rubin porta con sé un’esperienza che va oltre la ricerca scientifica: un messaggio di pace e collaborazione”. 

Nella foto in alto: un particolare del cielo australe visibile dal Cerro Pachón in Cile; la cupola dell'Osservatorio Vera Rubin; a destra: la Grande Nube di Magellano, una galassia satellite della nostra Via Lattea