La corsa all’oro nello spazio
Dopo il lancio del nuovo satellite per le previsioni del tempo, il super Meteosat messo in orbita alla fine di agosto, l’ESA torna all’astronomia con la preparazione del lancio del telescopio spaziale INTEGRAL. Nei comunicati stampa dell’ESA si legge anche che fra i compiti di INTEGRAL c’è anche quello di cercare l’oro.
L’oro, come il ferro, l’ossigeno o il carbonio, è un elemento chimico. E la scienza moderna ci ha permesso di capire che gli elementi che si trovano in natura non sono altro che ceneri delle combustioni nucleari che avvengono nelle stelle. Se l’Universo, come crediamo, è nato da un Big Bang, cioè una sorta di enorme esplosione iniziale che ha dato origine allo spazio e al tempo, allora gli unici atomi che possono essersi formati nel corso di questo evento sono gli atomi di idrogeno, di elio e qualche spruzzatina di litio. Tutti gli altri elementi si sono formati nelle stelle: ogni atomo del nostro corpo proviene dalle stelle.
L’oro però, come tutti gli elementi che hanno un peso atomico maggiore di quello del ferro, si forma solo durante quelle esplosioni stellari note come supernovae. Un tipo di supernova è legata alla morte di una stella nata con oltre 8-10 masse solari. In virtù delle reazioni nucleari che hanno luogo al suo interno, a un certo punto della sua vita si ritrova con un nucleo di ferro puro, in cui sono state spente tutte le reazioni nucleari. È come se le fosse stato tolto lo scheletro di sostegno: la stella crolla su se stessa e finisce per rimbalzare sul suo stesso nucleo, dando luogo a un’esplosione che si chiama supernova, appunto. Nel corso di questa esplosione si riaccendono alcune reazioni nucleari che a partire dal ferro riescono a produrre l’oro. E in queste esplosioni si producono anche grandi quantità di radiazioni gamma, che sono proprio le radiazioni che INTEGRAL è in grado di rivelare.
Perché per rivelare i raggi gamma c’è bisogno di un telescopio spaziale?
Perché la nostra atmosfera è completamente opaca ai raggi gamma. Se tutta la luce emessa dal Sole fosse sotto forma di raggi gamma, non esisterebbe il giorno: tutto quanto sarebbe buio. Ma il fatto che l’atmosfera fermi la radiazione gamma è soprattutto una fortuna, perché un fotone gamma porta con sé oltre 5 milioni di volte l'energia di un fotone di luce visibile e avrebbe la capacità di distruggere, bruciandola, qualsiasi forma di vita sulla Terra. L’industria responsabile di Integral è l'italiana Alenia. E con Integral, l’Italia continua ad essere in prima linea nella costruzione di telescopi spaziali per le altissime energie, dopo l'esperienza di successo del satellite italo-olandese Beppo-Sax negli anni '90.
A bordo di Integral ci sono quattro strumenti scientifici: IBIS, realizzato sotto la responsabilità di scienziati italiani, è dedicato alla ricostruzione dell'immagine della sorgente. SPI misurerà l’energia dei raggi gamma raccolti, ottenendo quello che in gergo si chiama spettro della sorgente. Ci sono poi altri due strumenti: un telescopio ottico e da un doppio telescopio sensibile ai raggi X. In questo modo sarà possibile “vedere” la stessa zona di cielo a diverse lunghezze d’onda. Questa strategia è cruciale, perché luce di diversa energia porta informazioni diverse. Un principio noto che non deve stupire: è la stessa ragione per la quale, in medicina, si utilizzano i raggi X. Nel caso dell'astronomia raccogliamo informazioni diverse sul corpo celeste che si sta studiando. Nel caso della medicina raccogliamo informazioni diverse e preziose sul nostro corpo.
Integral darà un contributo fondamentale per chiarire il mistero dei lampi di raggi gamma. Di che si tratta?
I lampi di raggi gamma sono improvvisi lampi di radiazione che illuminano il cielo. Lo illuminano se lo osserviamo nei raggi gamma, naturalmente. Se ne accorgono soltanto i telescopi spaziali come Integral. E sono fenomeni molto frequenti: se riuscissimo a registrarli tutti, si stima che ne avremmo circa uno al giorno. Purtroppo la nostra capacità di osservarli è molto limitata: da una parte perché possono avvenire in qualsiasi punto della volta celeste, e poi perché hanno una durata molto breve, da frazioni di secondo a decine di minuti. Come se non bastasse, le misure nei raggi gamma comportano notevoli difficoltà tecniche, per cui risulta molto difficile localizzare la direzione esatta di provenienza della radiazione.
Per avere un'idea delle difficoltà di osservazione, si tenga conto che i primi lampi di raggi gamma furono scoperti da satelliti militari agli inizi degli anni '70, e per quasi 30 anni hanno costituito un mistero irrisolto. L'enigma sulla loro natura si è iniziato a risolvere solo negli anni '90, quando Beppo Sax è riuscito a localizzare con precisione una sorgente che aveva appena brillato di un lampo di raggi gamma. Questo ha consentito agli astronomi di puntare i loro telescopi ottici nella direzione del lampo e cercare di osservare quello che si chiama “afterglow”, cioè la luce emessa dalla sorgente dopo il lampo. Questa scoperta ha confermato che i lampi di raggi gamma provengono dalle regioni più remote dell'universo: sono lampi di luce potentissimi, che rilasciano un'energia seconda solo a quella del Big Bang stesso. Pensa: siamo sotto una volta celeste illuminata una volta al giorno da lampi di energia senza pari nella storia dell'universo. È un'immagine completamente diversa da quella di una volta celeste immutabile e serena. I lampi di raggi gamma ci rimandano, invece, una rappresentazione di un universo inquieto e violento, molto coerente con i tempi che viviamo.
