Buon Compleanno INTEGRAL!

Il satellite per astrofisica gamma INTEGRAL
23 Dicembre 2003

A Versoix, nel Cantone di Ginevra, si festeggia il primo anno di attività scientifica del satellite INTEGRAL. L’ISDC (Integral Science Data Centre) ivi situato è teatro quotidiano di un monitoraggio del cielo ad alta energia fin qui di grandissimo successo.

La missione, lanciata nell’ottobre dello scorso anno, è stata prolungata fino al 2008, e vede la partecipazione di ben dodici istituti scientifici internazionali, gran parte dei quali coinvolta nella progettazione, costruzione e gestione dei rivelatori, che interagiscono con il team locale di ricercatori.

Sembra impossibile che la Villa di Ecogia celi al suo interno il centro dati scientifici di uno dei satelliti di punta dell’ESA: eppure tra il verde e la quasi neoclassica architettura rurale si scoprono strutture informatiche di tutto rispetto e un’equipe al lavoro sul fronte caldo della moderna astrofisica gamma.

Qui si tengono d’occhio gli strumenti di bordo della missione INTEGRAL (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory), sensibili alle radiazioni gamma, ma anche ai raggi X, e alla luce visibile. Qui si “svelano” le prime immagini delle lunghe osservazioni e si controlla l’attività imprevista delle sorgenti celesti, contribuendo a dare avvio, in caso di comportamenti anomali interessanti, a nuove operazioni di puntamento e a nuovi programmi di osservazione celeste. Qui, in particolare, si dà la caccia ai lampi gamma, a nuove stelle di neutroni, ai sempre enigmatici buchi neri.

Una delle attività più interessanti è il monitoraggio dei cosiddetti Gamma Ray Burst (GRB), lampi di luce gamma che si producono quotidianamente in cielo da direzioni imprevedibili e che sono la traccia di enormi esplosioni stellari in galassie lontane. INTEGRAL ne ha finora rivelati 6 nel campo di vista dello strumento IBIS, in grado di ottenere un’immagine del cielo e localizzare con precisione gli eventi. Attraverso un programma di Alert automatico chiamato IBAS e sviluppato proprio all’ISDC, l’identificazione dei lampi è stata in tutte queste occasioni diffusa con rapidità nella comunità astronomica, ed è stato possibile studiare il residuo dell’esplosione con molti telescopi terrestri e in orbita, a poca distanza dall’evento.

Così, raccogliendo nel corso del 2003 l’eredità del satellite italiano BeppoSAX, che fino all’anno scorso aveva fornito dati sulla natura dei GRB prima della sua dismissione avvenuta nell’aprile 2002 e il conseguente rientro distruttivo nell’atmosfera nell’aprile 2003, INTEGRAL è diventata una delle missioni di riferimento per l’astronomia delle alte energie, con vaste implicazioni cosmologiche e di evoluzione stellare. Questo tipo di ricerca offre inoltre l’opportunità di sottoporre a test molti processi della fisica fondamentale in condizioni estreme non riproducibili a Terra.

Altro compito di INTEGRAL è sorvegliare le numerose sorgenti variabili di alta energia nel piano della nostra Galassia e portare avanti l’indagine del misterioso centro della Via Lattea.

A Versoix, durante il monitoraggio degli oggetti con evidenti brillamenti, si è scoperta una nuova classe finora sconosciuta di binarie X di grande massa, coppie di astri in cui una componente è una stella di neutroni o un buco nero. Questi sistemi sembrano avvolti da nubi molto spesse di gas che li hanno finora sottratti all’osservazione ad altre lunghezze d’onda e potrebbero contribuire in maniera rilevante all’emissione luminosa integrale di alta energia della Via Lattea.

Integral's gamma-ray map of the galaxy
Particolare della mappa della emissione di radiazione gamma dalla nostra Galassia

Un ultimo studio, invece, ha portato a una eccezionale mappatura dell’antimateria prodotta nella regione centrale della Galassia, che non risulta concentrata in un unico punto, come ci si aspetterebbe nell’ipotesi ricorrente di un buco nero centrale, ma piuttosto diffusa in una zona di vari anni-luce di diametro.

L’indagine per comprendere l’origine dell’emissione a 511 keV, identificativa dell’antimateria, prosegue ancora e beneficerà di osservazioni più prolungate, ma già si ipotizza la possibilità di aver identificato una nuvola di materia oscura (uno dei misteri più longevi dell’astrofisica e della cosmologia) addensata gravitazionalmente nella zona della Via Lattea all’interno della costellazione del Sagittario e accoppiata alle anti-particelle rivelate.

L’ISDC rimane dunque la “prima linea” delle ricerche in tempo reale svolte dal satellite INTEGRAL e costituisce l’interfaccia nevralgica tra il centro delle operazioni della missione, a ESOC, il centro ESA in Germania, e una comunità astronomica che non solo usufruisce dei dati, ma necessita anche di un controllo rapido delle osservazioni e di una pronta reazione in caso di novità celesti.

Il Centro, diretto da Thierry Courvoisier, fornisce inoltre un servizio di archiviazione delle misure, indispensabile per razionalizzare e ottimizzare il risultato scientifico finale, e collabora attivamente con ISOC, il centro ESA per le operazioni scientifiche ad ESTEC in Olanda, dove si pianificano i puntamenti di INTEGRAL e le configurazioni degli strumenti per ciascuna osservazione.

ISDC è finanziato dalla Confederazione Svizzera, dal Fondo Nazionale della Ricerca Scientifica e dall’Industria e si avvale della collaborazione dell’Università e dell’Osservatorio di Ginevra: un radicamento nel territorio che consente una feconda diffusione di competenze nell’ambito dell’astrofisica delle alte energie e una preziosa attività didattica e formativa, in grado di contribuire virtuosamente allo sviluppo scientifico regionale.

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