Mentre il telescopio spaziale James Webb della NASA aiuta gli astronomi a realizzare foto da 122 megapixel a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra, la più recente fotocamera dell’agenzia esegue ricerche spaziali rivoluzionarie con soli 36 pixel. SÌ, 36 pixelnon 36 megapixel.
La missione XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy), pronunciata “crisma”, è una collaborazione tra la NASA e la Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). Il satellite della missione è stato lanciato in orbita lo scorso settembre e da allora ha esplorato il cosmo alla ricerca di risposte ad alcune delle domande più complesse della scienza. Lo strumento di imaging della missione, Resolve, ha un sensore di immagine da 36 pixel.
Questo array di sei x sei pixel misura 0,2 pollici (cinque millimetri) per lato, il che non è molto diverso dal sensore di immagine dell’Apple iPhone 15 e 15 Plus. La fotocamera principale di questi smartphone è di otto x sei millimetri, anche se con 48 megapixel. Sono 48.000.000 di pixel, poco più di 36.
Che ne dici di una fotocamera full frame, come la Sony a7R V, la fotocamera mirrorless ad alta risoluzione preferita? Quella fotocamera ha oltre 60 megapixel e cattura immagini di 9.504 x 6.336 pixel. Il sensore di immagine ha un totale di 60.217.344 pixel, 1.672.704 volte il numero di pixel del riproduttore d’immagini Resolve di XRISM.
A questo punto è ragionevole chiedersi: “Cosa potrebbero vedere gli scienziati con soli 36 pixel?” A quanto pare, parecchio.
Resolve rileva i raggi X “molli”, che sono circa 5.000 volte più energetici delle lunghezze d’onda della luce visibile. Esamina le regioni più calde dell’Universo, le strutture più grandi e gli oggetti cosmici più massicci, come i buchi neri supermassicci. Anche se potrebbe non avere molti pixel, i suoi pixel sono straordinari e possono produrre un ricco spettro di dati visivi da 400 a 12.000 elettronvolt.
“Resolve è più di una fotocamera. Il suo rilevatore rileva la temperatura di ogni raggio X che lo colpisce”, spiega Brian Williams, scienziato del progetto XRISM della NASA a Goddard. “Chiamiamo Resolve uno spettrometro microcalorimetrico perché ciascuno dei suoi 36 pixel misura minuscole quantità di calore fornito da ciascun raggio X in arrivo, permettendoci di vedere le impronte chimiche degli elementi che compongono le sorgenti con un dettaglio senza precedenti”.
In altre parole, ciascuno dei 36 pixel del sensore può misurare in modo indipendente e accurato i cambiamenti di temperatura di specifiche lunghezze d’onda della luce. Il sensore misura come cambia la temperatura di ciascun pixel in base ai raggi X che assorbe, permettendogli di misurare l’energia di una singola particella di radiazione elettromagnetica.
Ci sono molte informazioni in questi dati e gli scienziati possono imparare una quantità incredibile di oggetti molto distanti utilizzando questi raggi X.
Resolve è in grado di rilevare particolari lunghezze d’onda della luce in modo così preciso da poter rilevare i movimenti dei singoli elementi all’interno di un bersaglio, “fornendo in modo efficace una vista 3D”. La fotocamera è in grado di rilevare il flusso di gas all’interno di ammassi di galassie distanti e monitorare il comportamento dei diversi elementi all’interno dei detriti delle esplosioni di supernova.
Il sensore di immagine da 36 pixel deve essere estremamente freddo durante le operazioni scientifiche per portare a termine questa incredibile impresa.
I videografi possono collegare una ventola alla loro fotocamera mirrorless per mantenerla fresca durante la registrazione video ad alta risoluzione. Tuttavia, per uno strumento come Resolve, un fan non è all’altezza.
Utilizzando un sistema di raffreddamento a sei stadi, il sensore viene raffreddato a -459,58 gradi Fahrenheit (-273,1 gradi Celsius), ovvero appena 0,09 gradi Fahrenheit (0,05 gradi Celsius) sopra lo zero assoluto. A proposito, la temperatura media dell’Universo stesso è di circa -454,8 gradi Fahrenheit (-270,4 gradi Celsius).
Anche se una fotocamera da 36 pixel che aiuta gli scienziati a imparare cose nuove sul cosmo può sembrare incredibile, “in realtà è vero”, afferma Richard Kelley, il ricercatore principale statunitense di XRISM presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland.
“Lo strumento Resolve ci offre uno sguardo più approfondito sulla composizione e sul movimento degli oggetti che emettono raggi X utilizzando la tecnologia inventata e perfezionata a Goddard negli ultimi decenni”, continua Kelley.
XRISM e Resolve offrono i dati dello spettro dei raggi X più dettagliati e precisi nella storia dell’astrofisica. Con appena tre dozzine di pixel, stanno tracciando un nuovo corso della comprensione umana nel cosmo (e ponendo fine alla corsa ai megapixel).
Crediti immagine: NASA, JAXA
