Alle sette di stamattina, da Cape Canaveral, è avvenuto il lancio del telescopio satellitare IXPE, nato dalla collaborazione tra la Nasa e un partenariato italiano sotto il coordinamento dell’Asi, l’agenzia spaziale italiana, e con il contributo scientifico dell’Istituto Nazionale di Astrofisica. Ruolo fondamentale è stato quello di un team di ricercatori dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Cagliari sia nello sviluppo tecnologico degli strumenti di bordo sia per quanto riguarda la messa a punto delle procedure osservative e scientifiche. Per la prima volta l’Osservatorio sardo partecipa direttamente a una missione spaziale internazionale di questa portata.
IXPE, acronimo di Imaging X-ray Polarimetry Explorer, è il nome dato alla missione della Nasa che ha portato in orbita un nuovo telescopio a bordo di un Falcon-9 dell’azienda americana SpaceX. La novità fondamentale è la misura della polarizzazione dei raggi X provenienti da alcune tipologie di oggetti cosmici altamente energetici come i buchi neri supermassicci al centro delle galassie (miliardi di volte la massa del Sole) o le minuscole e pesantissime stelle di neutroni (la massa del Sole in appena 20 km di diametro).
L’Italia ha fornito il” cuore” della missione scientifica: i rivelatori in grado di riconoscere la polarizzazione dei raggi X degli oggetti celesti che il satellite osserverà durante i suoi 3 anni di vita nominale attesi. In totale, il team italiano sfiora il centinaio di persone e di questi ben trenta - tra cui il responsabile scientifico Paolo Soffitta - sono personale Inaf e, in particolare, quattro rappresentano il team dell’Inaf di Cagliari: Alessio Trois, Matteo Bachetti, Maura Pilia e Andrea Possenti.
Trois, ricercatore tecnologo cagliaritano formatosi negli istituti di astrofisica spaziale di Milano e Roma prima di trasferirsi a Cagliari, spiega: “La consegna dello strumento di Ixpe ai colleghi americani in tempi così brevi, appena 3 anni, è stato un successo reso possibile solo grazie alla straordinaria sinergia organizzativa di tutti gli istituti coinvolti. Come Inaf di Cagliari abbiamo dato un contributo sostanziale nella definizione delle logiche del computer di bordo, nell’integrazione e test dello strumento nonché nella sua integrazione fisica sul modulo satellitare che lo porterà in orbita e della campagna di qualifica di tutto l’osservatorio, composto da tre identici ed indipendenti telescopi. Ci occupiamo anche del supporto alle operazioni in volo dello strumento che saranno gestite direttamente dall’industria americana.”
“La preparazione di una missione spaziale - aggiunge - richiede un’attenzione spasmodica ai dettagli. I costi per il lancio di telescopi spaziali sono elevatissimi. Inoltre, con l’unica eccezione del telescopio Hubble, nessuna missione viene predisposta per essere visitata e aggiustata in orbita. Perciò, ogni transistor, ogni saldatura, ogni rivetto deve avere uno scopo e funzionare alla perfezione. Tutto deve essere validato, provato e verificato prima del lancio in modo da essere certi che il satellite potrà sopravvivere alle estreme condizioni a cui sarà sottoposto dal lancio fino alla sua operatività in orbita intorno alla Terra, quando sarà esposto a raggi gamma ed escursioni termiche estreme.”
Gli strumenti vanno dunque testati e calibrati con cura certosina, e questo richiede mesi di lavoro (per Ixpe circa 12) in ambienti iperprotetti, le cosiddette “camere bianche”. L’analisi di tutti questi preparativi viene effettuata con un software dedicato che viene scritto appositamente e che va a sua volta testato a fondo.
La sua scrittura si rivela fondamentale non solo per validare la parte tecnica dell’assemblaggio degli strumenti ma anche per valutare quali osservazioni potranno massimizzare l’impatto della missione. Per farlo, la ricercatrice INAF Maura Pilia – originaria di Villasalto e formatasi tra Cagliari, Bologna, Milano e in Olanda - ha lavorato a lungo nella programmazione e simulazione di scenari e modelli matematici da applicare ad alcuni degli oggetti celesti prediletti da Ixpe: le millisecond pulsar. Si tratta di stelle di neutroni che ruotano (e conseguentemente “pulsano”) a velocità incredibili: fino a più di 700 rotazioni al secondo, per questo vengono considerate gli orologi cosmici per eccellenza. I segnali a raggi X polarizzati che Ixpe sarà in grado di osservare andranno ad integrare le osservazioni effettuate in lunghezze d’onda diverse dai raggi X. “Queste simulazioni - sottolinea Pilia - non solo sono fondamentali per capire quali sorgenti siano ottimali per le osservazioni con Ixpe e quindi stabilire le priorità osservative, ma ci permettono anche di arrivare preparati alle osservazioni vere e proprie, avendo già approntato gli strumenti per l’analisi dati e i modelli per il confronto. Ci aspettiamo molte scoperte e vogliamo essere in grado di comunicarle compiutamente e al più presto”.
L’unico modo per capitare i raggi X provenienti dallo Spazio è quello di inviare i satelliti in orbita e per Ixpe un ruolo fondamentale è stato quello di Matteo Bachetti, ricercatore di Selargius con esperienze in Francia, negli Stati Uniti e che è diventato uno dei punti di riferimento delle analisi temporali con il satellite, tanto da vincere una medaglia assegnata dalla Nasa e un'onorificenza dal comune in cui è nato. Oggi, porta questa esperienza in Ixpe: “Ad esempio, per elaborare ogni raggio X catturato da NuSTAR e Ixpe - spiega - il rivelatore si spegne per un brevissimo intervallo di tempo, un fenomeno chiamato dead time. Questo crea dei problemi nella ricerca di segnali periodici nei dati di sorgenti molto brillanti. Nel tempo abbiamo sviluppato delle strategie per aggirare questi problemi in NuSTAR che torneranno utili per Ixpe”.
Tra i sostenitori del coinvolgimento del centro di ricerca sardo nel progetto, c’è l’astrofisico Andrea Possenti, primo ricercatore e coordinatore delle attività scientifiche di INAF-OAC connesse con la missione: “Dopo l’emozione del lancio - dice - arriveranno presto copiose anche le scoperte scientifiche, ad esempio nel campo delle stelle magnetar, che sono gli oggetti più magnetizzati dell’Universo. L’osservazione nei raggi-X polarizzati potrà svelarci quale sia la geometria di questi campi magnetici un milione di miliardi di volte più intensi di quello della nostra Terra”.
La partecipazione dell’Osservatorio Astronomico di Cagliari al progetto Ixpe, non è stata casuale e rappresenta un grande traguardo perché è in assoluto la prima volta che l’INAF-OAC contribuisce direttamente alla preparazione di una missione spaziale internazionale. “Questo risultato – viene sottolineato in una nota - è stato reso possibile grazie al lungimirante progetto del Sardinia Radio Telescope (SRT) voluto e realizzato dal compianto presidente dell’INAF, Nichi D'Amico. Il radiotelescopio sardo ha infatti avuto un duplice ruolo. Da una parte, ha permesso il rientro di numerosi ricercatori e tecnologi italiani che lavoravano fuori dalla Sardegna attraendo nel contempo molti ricercatori e ricercatrici da ogni angolo del mondo (Sudafrica, Cina, Pakistan, Australia, Stati Uniti, solo per citarne alcuni) e con essi le loro conoscenze in ambito tecnologico e scientifico in vari campi. Inoltre, la costruzione di SRT ha rafforzato la collaborazione tra l’Agenzia Spaziale Italiana e l’INAF che condividono sul suolo sardo lo stesso strumento, migliorandolo costantemente con reciproco vantaggio”.
“È un momento molto emozionante e appagante per l’Osservatorio Astronomico di Cagliari - conclude il direttore di INAF-OAC, Emilio Molinari - che si è confermato un volano di eccellenza per tutto il territorio. Capace di offrire opportunità di inserimento per giovani ricercatrici e ricercatori e conseguentemente di far crescere nell’isola delle expertise di grande valore, in grado di svolgere ruoli di primo piano in imprese scientifiche di portata mondiale”.
(Unioneonline/s.s.)
