Usa, il telescopio Schwarzschild-Couder rivela la sua prima sorgente gamma: Italia protagonista

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Gli scienziati del consorzio Cherenkov Telescope Array (CTA) hanno annunciato alla comunità scientifica la rivelazione del segnale della Nebulosa del Granchio con il prototipo del telescopio Schwarzschild-Couder (pSCT) che utilizza soluzioni tecnologiche innovative sviluppate in Italia.

“La Nebulosa del Granchio, ovvero ciò che rimane dall’esplosione, nell’anno 1054 d.c., di una grande stella situata a 6500 anni luce da noi, è uno degli oggetti del cielo più brillanti alle alte energie dello spettro elettromagnetico ed è utilizzato come sorgente di riferimento in astronomia gamma – commenta Riccardo Paoletti dell’Università degli Studi di Siena, responsabile nazionale delle attività di CTA per l’INFN – La rivelazione della Crab da parte del telescopio pSCT rappresenta un risultato importantissimo per l’intera comunità dell’astrofisica gamma delle alte energie. I raggi gamma di altissima energia possono svelare la fisica di oggetti complessi come buchi neri e materia oscura. La rivelazione del segnale è dimostrazione che le nuove tecnologie sviluppate ed adoperate in questo telescopio permetteranno di studiare il cielo gamma con una precisione senza precedenti, aprendo le porte a nuove scoperte nella astrofisica gamma e multi-messenger”.

La collaborazione SCT è composta da un consorzio internazionale di università americane, istituti tedeschi, messicani e giapponesi, dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). Il progetto è finanziato dalla National Science Foundation americana e dagli enti italiani INAF e INFN.

Il telescopio pSCT è attualmente installato e funzionante presso l’osservatorio per raggi gamma di altissima energia VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System), al Fred Lawrence Whipple Observatory in Arizona (USA). Inaugurato il 17 gennaio 2019, dopo meno di una settimana, il 23 gennaio, ha rivelato i primi lampi di luce ultravioletta prodotti dal passaggio di raggi cosmici carichi in atmosfera (“prima luce”). L’allineamento ottico del sistema è stato completato a fine 2019. Tra gennaio e febbraio 2020 è stata condotta un’intensa campagna di osservazioni della Crab Nebula che ha portato al risultato annunciato oggi.

Il telescopio pSCT è disegnato su di un’ottica cosiddetta “dual-mirror”, con grandi specchi di 9,7 e 5,4 metri di diametro. E’ attualmente il più grande telescopio Schwarzschild-Couder finora realizzato. Esso sarà ottimizzato per rivelare raggi gamma in un intervallo energetico tra 100 Gigaelettronvolt (GeV) e 10 Teraelettronvolt (TeV), ovvero una radiazione approssimativamente mille miliardi di volte più intensa di quella visibile.

“La tecnologia a doppio specchio consente la focalizzazione delle immagini su una superficie ridotta rispetto a un telescopio delle stesse dimensioni a singolo specchio.” afferma Giovanni Pareschi dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). Inoltre, elemento distintivo del prototipo pSCT è una camera ad elevata densità di pixel, costituiti da fotomoltiplicatori al silicio, che consente di avere una risoluzione angolare tra le migliori mai raggiunte per telescopi di queste dimensioni. “Questo risultato è un grande successo per la collaborazione italiana di CTA che, grazie al finanziamento della Commissione Scientifica Nazionale 2 dell’INFN è stata in grado di contribuire alla realizzazione dei fotosensori, dell’elettronica di lettura della camera, fino allo sviluppo del software di analisi” sottolinea Francesco Giordano dell’Università di Bari, responsabile italiano del progetto SCT. “I fotomoltiplicatori al silicio, sono stati sviluppati dalla Fondazione Bruno Kessler (FBK) di Trento nell’ambito di una convenzione con l’INFN.”

Prototipo Schwarzschild-Couder (pSCT) presso il Fred Lawrence Whipple Observatory in Arizona nel giorno dell’inaugurazione, 17 gennaio 2019, a cui hanno partecipato anche ricercatori dell’INFN Sezione di Napoli.

Attualmente, i ricercatori dell’INFN sono ampiamente coinvolti nel miglioramento della camera con l’obiettivo di completare l’intero piano focale per un totale di 11328 pixel ed un grande campo di vista di 8°, portando l’attuale prototipo al massimo delle sue possibilità. “Stiamo migliorando l’elettronica di lettura dei sensori e siamo impegnati nella produzione e test dei sensori per completare l’intero piano focale, con l’obiettivo di portare al più presto il prototipo al massimo delle sue possibilità in vista di un futuro contributo al progetto CTA.

Immagine dei sensori al silicio della camera di pSCT, lungo la cornice i sensori fabbricati in Italia e ottimizzati anche grazie al contributo dei ricercatori di Napoli.

L’importante risultato ottenuto dopo poco più di un anno dall’inaugurazione del telescopio è il frutto dei miglioramenti apportati nel corso degli anni e del lavoro anche di molti giovani che hanno partecipato al progetto fin dall’ingresso del gruppo di Napoli nel 2013 e che stanno seguendo le varie parti di costruzione ed analisi dati, dal test del singolo sensore nei laboratori dell’INFN fino all’assemblaggio e all’installazione sulla camera nei laboratori dell’Università del Wisconsin a Madison (USA) e sul telescopio in Arizona” – commenta Carla Aramo, coordinatrice delle attività CTA e pSCT della sezione INFN di Napoli e del Dipartimento di Fisica “Ettore Pancini” della Federico II.

Questo risultato è fondamentale per le prospettive del progetto SCT e per l’osservatorio CTA. “Il telescopio pSCT conferma, assieme ai telescopi SST, il potenziale delle nuove tecnologie sviluppate da INAF e INFN che consentiranno alla comunità italiana di essere protagonista in CTA” conclude Patrizia Caraveo, dell’Istituto Nazionale di Astrofisica.