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Quali sono le caratteristiche degli spettrografi bidimensionali Narrow Band?
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Fabio Cavallini è astronomo associato presso l’Osservatorio Astrofisico di Arcetri (INAF). Ha progettato due strumenti per spettroscopia solare per immagini: IPM, operativo dal 1996 al 2007 al telescopio solare Franco-Italiano THEMIS (Tenerife – Isole Canarie) e IBIS, installato nel 2003 al Dunn Solar Telescope del National Solar Observatory (USA – NM) e tuttora operativo. E’ attualmente impegnato nella fase di progetto di EST per la parte riguardante la strumentazione di spettroscopia per immagini.Fabio Cavallini – L’esigenza scientifica di sfruttare al meglio l’alta risoluzione spaziale di EST ha indotto a ritenere gli spettrografi bidimensionali come prioritari fra gli strumenti di piano focale di cui si prevede la realizzazione. Uno spettrografo bidimensionale è uno strumento in grado di fornire immagini “quasi-monocromatiche” dell’atmosfera solare a diverse lunghezze d’onda, con una risoluzione spettrale paragonabile a quella di uno spettrografo convenzionale, ma con una risoluzione spaziale al limite di diffrazione del telescopio. Si richiede inoltre ad uno strumento di questo tipo di avere un campo di vista quanto più possibile esteso ed una risoluzione temporale tale da consentire l’acquisizione sufficientemente veloce di sequenze di immagini a cui possano applicarsi tecniche di correzione post facto degli effetti del seeing atmosferico.
L’interferometro di Fabry–Perot, diventato oggi un dispositivo molto affidabile e versatile, ha alcune caratteristiche, fra cui una trasparenza elevata ed una elevata velocità di posizionamento in lunghezza d’onda, che lo rendono particolarmente adatto come elemento spettrometrico per la costruzione di uno spettrografo bidimensionale. Due o tre Fabry-Perot in serie sono stati infatti impiegati finora per costruire alcuni strumenti di questo tipo, installati e tuttora operativi al piano focale di telescopi solari della classe di 1 m o più piccoli. Come ad esempio lo strumento italiano IBIS che si trova al telescopio di Sacramento Peak.
Per telescopi della classe di 4 m la progettazione di strumenti analoghi, dotati di un campo di vista sufficientemente esteso, di una risoluzione spettrale sufficientemente elevata e di una qualità ottica che non degradi la risoluzione spaziale del telescopio, richiede tuttavia l’uso di interferometri di grande diametro (200 – 300 mm), la cui distanza fra le lamine abbia variazioni contenute entro 30 – 40 nm. Quest’ultima condizione, che attualmente si riesce a soddisfare per Fabry-Perot di diametro fino a 50 – 70 mm, come quelli impiegati sugli strumenti esistenti, diventa una sfida tecnologica per grandi diametri come quelli richiesti, sia dal punto di vista della lavorazione delle lamine, sia dal punto di vista delle deformazioni meccaniche che queste subiscono sotto l’effetto del loro stesso peso. La soluzione di questo problema è evidentemente cruciale nella progettazione di spettrografi bidimensionali per i grandi telescopi solari del futuro ed un primo passo sarà infatti la costruzione ed il test di uno o più prototipi di interferometri di queste dimensioni, le cui caratteristiche si auspica che possano soddisfare le condizioni stringenti richieste.
L’INAF partecipa attualmente ad EST con il progetto di uno spettrografo bidimensionale nel vicino infrarosso che impiega due Fabry-Perot di 200 mm.
