Maggio 2017, la ricerca in evidenza: ATHENA, un occhio nuovo per scrutare l’Universo ad alte energie

di Mario Giuseppe Guarcello    ( segui @mguarce)

 

 

Pur essendo sempre spettacolare ed affascinante, l’Universo appare diverso quando lo si osserva in diverse bande dello spettro elettromagnetico. In particolare, quello osservabile ai raggi X è un Universo dominato da fenomeni violenti e particolarmente energetici: esplosioni e resti di supernovae; corone stellari con plasma a milioni di gradi e dominate da brillamenti ed espulsioni di massa; gli esotici oggetti compatti in sistemi binari e i buchi neri supermassivi nel cuore delle galassie attive, etc…

 

La storia delle osservazioni astronomiche ai raggi X comincia negli anni ’60. Fino ad allora, infatti, ben poco si sapeva sull’emissione di raggi X di sorgenti astronomiche, e le limitate conoscenze di allora erano relative solo al Sole. Una delle difficoltà principali era, ed è, costituita dalla nostra atmosfera, capace di assorbire completamente i raggi X provenienti dallo spazio. Il 12 Giugno 1962, quindi, un team di scienziati ed ingegneri comprendente gli italiani Riccardo Giacconi e Bruno Rossi, lanciò con un razzo AeroBee 150 un piccolo strumento per osservazioni ai raggi X. La missione, ideata per osservare la superficie della Luna, finì per individuare la prima sorgente di raggi X esterna al Sistema Solare: Scorpius X-1. Il 12 Giugno 1962 fu quindi l’alba dell’astrofisica ai raggi X.

 

Da quel momento diverse missioni hanno permesso agli astrofisici di studiare l’Universo ai raggi X. Nel passato, ad esempio, missioni come ROSAT, con cui è stato prodotto un catalogo di sorgenti X di tutto il cielo, e BeppoSax, la prima missione capace di fare osservazioni simultaneamente in un ampia banda dello spettro elettromagnetico. Tra le missioni ancora in corso i satelliti Chandra X-ray Telescope della NASA e XMM/Newton dell’ESA, le cui osservazioni ad oggi hanno permesso la realizzazione di più di 6400 e 5000 pubblicazioni scientifiche, rispettivamente. Entrambi i satelliti, però, sono in orbita da ben 18 anni, ben oltre la durata prevista all’inizio per queste due missioni. La comunità scientifica sta quindi programmando da tempo le future missioni per osservazioni ai raggi X

 

Una di queste è ATHENA, missione del programma “Cosmic Vision” di ESA il cui lancio è, al momento, previsto per il 2028. ATHENA permetterà di proseguire ed approfondire gli studi degli oggetti compatti, degli ammassi di galassie, dei corpi del Sistema Solare, delle corone di stelle di vari tipi spettrali, delle regioni di formazione stellare,  dei resti di supernove, binarie X, etc…  ATHENA verrà dotato di un grande ed innovativo specchio e di due strumenti: lo X-IFU, capace di rivelare fotoni con energia tra 0.2 e 12 keV, in un campo di vista di 5×5 arcominuti e con una risoluzione angolare di 5” ed energetica di 2.5 eV, e il WFI, con un campo di vista di 40×40 arcominuti, una risoluzione angolare di 5” ed energetica di ~ 100 eV e sensibile ai fotoni tra 0.2 e 15 keV.

 

ATHENA è essenzialmente una missione a guida europea, con una qualificata collaborazione di scienziati americani e giapponesi. La collaborazione ATHENA include tutti i maggiori centri di ricerca in Europa, Giappone e Stati Uniti che sono impegnati nel campo dell’astrofisica delle alte energie. L’Osservatorio Astronomico di Palermo ed il Dipartimento di Fisica e Chimica dell’Università di Palermo sono fortemente coinvolti nello sviluppo di ATHENA. Molti ricercatori di INAF/OAPA e di DIFC/UNIPA hanno firmato la proposta ATHENA, sono coinvolti in studi e proposte che hanno condotto al concetto di ATHENA, sono membri o presiedono gruppi di lavoro scientifici, o sono membri dei proto-consorzi dello X-IFU e del WFI. Un ruolo particolarmente importante è quello svolto dal team OAPA/DIFC guidato da Salvatore Sciortino e Marco Barbera. Questo team è responsabile per la definizione per X-IFU dei filtri termici che saranno montati nel cilindro di apertura del criostato contenente il sistema di rivelatori nel piano focale, e collabora al disegno dei filtri addizionali necessari per sopprimere la radiazione ottica che, montati nella ruota portafiltri, permetteranno l’osservazione di sorgenti otticamente brillanti; per il WFI il team è invece responsabile della definizione del necessario filtro a grande area che deve essere posto di fronte alle matrici dei rivelatori a stato solido.