Swift, il successore di BeppoSAX, pronto a catturare misteriosi lampi dalle profondità del Cosmo

Una missione NASA in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Italiana) e il Particle Physics and Astronomy Research Council (PPARC) del Regno Unito

E’ giunto a Cape Kennedy, in vista al lancio fissato per il mese di Ottobre, il satellite Swift, satellite per astronomia dedicato allo studio dei misteriosi flash cosmici. Satellite realizzato dalla NASA in collaborazione con l’ASI che contribuisce sia con parti fondamentali della strumentazione, che con la gestione del satellite attraverso la stazione di controllo ASI di Malindi (Kenya), oltre alla fornitura di sistemi software per l’analisi e l’archiviazione dei dati scientifici.

Sulla base delle scoperte del satellite italiano BeppoSAX, Swift osserverà con estrema precisione le fugaci quanto imprevedibili esplosioni che avvengono ogni giorno nel cosmo, possibili segnali della nascita di Buchi Neri. Questi enigmatici flash cosmici, chiamati Gamma Ray Bursts (GRB) emettono più di cento miliardi di volte l’energia emessa dal Sole in un intero anno e per questo sono le più potenti esplosioni conosciute nell’Universo. I GRB brillano però solo per pochissimo tempo, da alcuni millisecondi ad alcuni minuti, per poi svanire e non riapparire mai più nello stesso luogo dove si sono verificati. Dopo il flash di raggi gamma iniziale, molti burst continuano ad emettere raggi X, luce visibile e onde radio, un fenomeno chiamato dagli astronomi “afterglow” (post-luminescenza).

“I Gamma Ray Bursts sono annoverati tra i più grandi misteri dell’ astronomia sin dall’epoca della loro scoperta avvenuta più di 35 anni fa” afferma il Dr. Neil Gehrels, responsabile Swift del Goddard Space Flight Center della NASA. Swift, che dispone di una strumentazione sofisticata, ma concettualmente simile a quella di BeppoSAX che ha aperto la strada allo studio accurato dei GRB, è proprio lo strumento adatto a risolvere i numerosi lati ancora oscuri del mistero. Uno degli strumenti di Swift individuerà l’esplosione, mentre, entro poche decine di secondi, altri due telescopi si orienteranno automaticamente sul fenomeno per una sua esplorazione più dettagliata. In tempo quasi reale Swift trasmetterà la posizione precisa dell’esplosione agli scienziati e ai telescopi in tutto il mondo affinché sia possibile osservare l’evento in tempi brevissimi anche con i più potenti telescopi terrestri.

Il satellite Swift, grazie alla grande rapidità con cui può riorientarsi e puntare i suoi sensibili strumenti per “catturare al volo” le esplosioni cosmiche, prende il nome da un agilissimo uccello che anch’esso cattura le sue prede in volo: il rondone (swift in lingua inglese).

“La missione Swift”, aggiunge il Professor Guido Chincarini, responsabile scientifico della partecipazione Italiana, dell’Università degli Studi si Milano Bicocca (UNIMIB) e Astronomo Emerito all’ Osservatorio Astronomico di Brera (INAF-OAB), “ indagherà in dettaglio per la comprensione della fisica di questi eventi e sul loro significato nell’evoluzione di oggetti cosmici, raccogliendo l’eredità e proseguendo il lavoro iniziato dal satellite italiano BeppoSAX .”

“Tra i contributi italiani – dice inoltre la dott.ssa Simona Di Pippo, responsabile dell’Osservazione dell’Universo dell’ASI e come tale coordinatrice del progetto - alla missione vi sono gli specchi per raggi X utilizzati dal telescopio XRT che sono stati costruiti in Italia e calibrati e testati dal gruppo Italiano in collaborazione con USA e Regno Unito. Il satellite verrà controllato dalla base italiana “Broglio Space Center” dell’ Agenzia Spaziale Italiana (Malindi, Kenia) che contribuisce inoltre con la fornitura del software per l’analisi dei dati dello strumento XRT e con la gestione dell’archivio di tutti i dati scientifici presso l’ASI Science Data Center (ASDC)”.

I tre strumenti principali di Swift sono stati assemblati al Goddard Space Flight Center della NASA. Lo strumento principale è il Telescopio chiamato “Bursts Alert Telescope” o BAT. BAT individuerà e localizzerà circa due Gamma Ray Bursts alla settimana, trasmettendo a terra la posizione entro venti secondi , con una precisione tra 1 e 4 minuti d’arco. Questa posizione sarà allora utilizzata per riposizionare velocemente il satellite e portare la regione di cielo in cui è avvenuto il Burst nel campo di vista degli altri due strumenti concepiti per lo studio dell’afterglow: il telescopio per raggi X, XRT (X-Ray Telescope) e il telescopio Ottico e Ultravioletto UVOT (UltraViolet-Optical Telescope). Questi due strumenti, che lavorano a lunghezze d’onda più lunghe (energie più basse), determineranno la posizione dell’evento con la precisione del secondo d’arco, la distanza della sorgente del burst.

L’afterglow può protrarsi per ore o giorni, fornendo informazioni cruciali sulla dinamica del burst, ma gli scienziati hanno bisogno di informazioni molto precise per localizzare l’afterglow. “ È una macchina fantastica” aggiunge Chincarini. “ realizzata grazie al duro lavoro e alla stretta e amichevole collaborazione di tutti i membri dei gruppi dei tre stati partecipanti al progetto.”

Swift informa la comunità - che include musei e pubblico generico, insieme a scienziati di osservatori a livello mondiale - attraverso la rete di raccolta delle coordinate dei Gamma Ray Bursts GCN ( Gamma-ray bursts Coordinate Network) gestito da Goddard. A Terra, una rete di telescopi robotici dedicati, distribuiti in tutto il mondo, è pronta ad osservare l’evento non appena ricevuto l’avviso dal GCN di Swift.

Inoltre per fornire nuovi indizi sulla natura dei meccanismi dei burst, l’individuazione da parte di Swift dei GRBs può fornire un filone d’oro di dati cosmologici. Alcuni burst sono probabilmente originati dalle regioni più lontane dell’ Universo, e quindi nelle epoche più remote, agli albori delle origini del Cosmo. Sono come dei fari di segnalazione che risplendono attraverso tutto quello che si trova tra noi e loro, incluso il gas tra e dentro le galassie lungo la linea della visuale.

I teorici hanno suggerito che alcuni burst possono essere originati dalla prima generazione di stelle e la sensibilità di Swift, senza precedenti, fornirà la prima opportunità di testare quest’ipotesi.

“Sarà - secondo Chincarini - l’aprire le porte a nuove scoperte nell’astrofisica delle alte energie e la possibilità di ricevere informazioni dall’Universo giovane, quando le prime stelle in formazione iniziarono a re-ionizzare il gas cosmico ” .

Con HETE-2 ( High Energy Transient Explorer ) della NASA, ora attivo, gli scienziati hanno determinato che almeno alcuni bursts coinvolgono esplosioni di stelle massive. Swift approfondirà queste informazioni, in particolare risponderà a domande come quanto massive queste stelle siano e quanto lontane e quale tipo di galassia ospite e perché alcuni tipi di burst sono così differenti da altri.

Mentre la connessione tra una parte dei burst con la morte di stelle massive appare sicura, altri burst possono segnalare la fusione di stelle di neutroni o buchi neri che orbitano in sistemi binari. Swift permetterà di stabilire se ci sono diverse classi di GRB associati con uno scenario particolare capace di produrli. Swift è sufficientemente veloce per identificare afterglow, ammesso che esistano, da bursts corti , ossia di breve durata. Fino ad ora gli afterglow sono stati visti solo associati a burst della durata di alcuni secondi, ossia burst lunghi. “ E` possibile che fino ad ora abbiamo visto solo metà della storia!” dice Neil Gehrels.

Il Gruppo di Swift si aspetta di individuare e analizzare più di 100 burst all’anno. Quando non impegnato a dare la caccia ai GRBs, Swift effettuerà una survey di tutto il cielo alle alte energie in particolare alle lunghezze d’onda dei raggi “X duri”, che sarà venti volte più sensibile delle precedenti misure effettuate da altri satelliti. Gli scienziati si aspettano che grazie alla maggior sensibilità di Swift rispetto alle precedenti survey, sarà possibile scoprire oltre 400 nuovi buchi neri supermassivi.

“Questa missione non solo mostrerà il progresso della scienza attraverso un’altra collaborazione internazionale intensa ed affiatata, ma potrà non solo essere fonte di grande entusiasmo, ma potrà dare nuovo impulso ad investire nella ricerca, dando anche all’uomo comune e ai giovani nuova forza nel confrontarsi con l’ignoto, stimolando la curiosità nella comprensione della Natura” conclude Simona Di Pippo.

Swift è una missione (MIDEX: Medium Class Explorer mission) gestita dal Goddard Space Flight Center di NASA in Greenbelt, Md.. Swift è stato realizzato in collaborazione con laboratori e università statunitensi e con partners internazionali (laboratori nazionali di Los Alamos, l’ Università di Penn State, l’Università di Sonoma), Italia (Osservatorio Astronomico di Brera, Agenzia Spaziale Italiana, ASDC) e il Regno Unito.

www.asi.it

29 luglio 2004
                                

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