Usa, nuovo satellite per osservare l’universo ai raggi x: dall’Italia contributo fondamentale

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Procede spedita la missione Nasa per il satellite Ixpe (Imaging X-Ray Polarimetry Explorer), missione che ha l’ambizioso compito di aprire una nuova finestra nell’astronomia dei raggi X: quella della polarimetria. La polarimetria promette di fornire nuove importanti informazioni sui meccanismi di emissione e la geometria degli oggetti compatti, come le stelle di neutroni, e la configurazione dei campi magnetici nei siti delle sorgenti X celesti.

Nei giorni scorsi sono stati superati i rigorosi test sulla strumentazione del satellite e l’Agenzia spaziale americana ha ora ufficialmente annunciato che il vettore che porterà in orbita Ixpe sarà il razzo Falcon-9 della società privata SpaceX. L’altissimo livello tecnologico dei rivelatori che l’Italia fornisce alla missione consentirà a Ixpe di realizzare un programma scientifico tipico di missioni più grandi, come ribadito dal board della Nasa che l’ha selezionata, promuovendola di fatto da missione di classe piccola (Smex) a missione di classe media (Midex). I contributi italiani di maggior rilievo sono quelli dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf), dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e dell’Agenzia Spaziale Italiana (Asi).

Il satellite Ixpe è costituto da tre telescopi che focalizzano i raggi X su altrettanti rivelatori di nuova generazione, detti Gas Pixel Detectors (Gpd). I Gpd sono in grado di misurare simultaneamente, la posizione, l’energia, il tempo di arrivo e l’angolo di polarizzazione di ogni fotone rivelato, dati fondamentali per caratterizzare al meglio la sorgente celeste che li ha prodotti e l’ambiente circostante.

Il Gpd consente di ottenere immagini polarimetriche di oggetti estesi, come i resti di supernova e i getti delle galassie attive, e di studiare le sorgenti puntiformi con un contrasto mai ottenuto prima. Questo formidabile salto di sensibilità consentirà a Ixpe di studiare un ricco campione di sorgenti in tutte le principali classi dell’astronomia X.

Paolo Soffitta, dell’Inaf di Roma, Responsabile Scientifico italiano di Ixpe dice: “Finalmente dalla realizzazione del primo polarimetro X progettato e costruito trent’anni fa senza però essere mai stato messo in orbita, abbiamo oggi la possibilità di aprire questa nuova finestra dell’astronomia X. Ci aspettiamo risultati sorprendenti che ci troveranno ben preparati”.

Questa, che promette di essere una vera e propria rivoluzione, è frutto della sinergia tra la grande scuola di astronomia X dell’Inaf e l’eccellenza nel campo dei rivelatori dell’Infn. Le ottiche per raggi X del satellite sono realizzate dal Marshall Space Flight Center di Huntsville, della Nasa, mentre il piano focale, che comprende i 3 Gpd, l’elettronica di controllo e condizionamento dei segnali e il computer di bordo sono stati realizzati dall’Infn e dall’Inaf con un importante contributo industriale della Ohb-I. L’Asi, oltre a sostenere e gestire la realizzazione del payload scientifico, partecipa a Ixpe con la Stazione di Malindi, la rete dati e un contributo al software dell’Ssdc, nella scia di una collaborazione con la Nasa collaudata con successo con le missioni Swift e Nustar, ancora in piena attività. Tutti i Gpd, le schede elettroniche di lettura e gli alloggiamenti meccanici sono stati progettati, integrati e qualificati dall’Infn.

Luca Baldini, dell’Infn e dell’Università di Pisa, Co-Principal Investigator italiano di Ixpe ha detto al riguardo: “Forniamo a Ixpe i telescopi già pronti per l’utilizzo nello spazio, mettendo a pieno frutto l’insieme di competenze di ricercatori, ingegneri e tecnici che caratterizza l’Infn”.

La prima unità da volo, costituita dal Gpd, dall’elettronica associata e da una ruota porta-filtri che consente di calibrare anche in volo lo strumento, è stata integrata, ha superato tutti i test e ha cominciato la lunga e meticolosa calibrazione presso l’Inaf-IAps di Roma, dove sono stati realizzati i sistemi di calibrazione da terra e da volo. La seconda unità da volo è stata appena integrata e sarà sottoposta alla stessa procedura, rispettando perfettamente la tabella di marcia, secondo la strettissima pianificazione imposta dalla Nasa.

Intanto negli Usa il team del Marshall, guidato dal Principal Investigator di Ixpe Martin Weisskopf, sta integrando le ottiche dei tre telescopi X, e la Ball Aerospace sta realizzando il satellite sotto la guida del Pi e la supervisione della Nasa, che in giugno ha sottoposto il programma alla Critical Design Review. Pochi giorni fa anche i sistemi ottici di Ixpe hanno superato i test: di fatto il satellite è sul percorso per il lancio, previsto originariamente per aprile 2021 con un razzo Pegasus.

La Nasa ha però ora deciso che Ixpe verrà lanciato da Cape Canaveral con un vettore Falcon 9 della SpaceX. Il nuovo lanciatore in teoria non presenta molti dei limiti imposti dal Pegasus, il progetto rimarrà immutato e anche la data di lancio non dovrebbe subire modifiche significative. Inoltre parte della maggiore potenza del Falcon 9 verrà utilizzata per correggere l’orbita per sfruttare al meglio le comunicazioni con la base italiana di Malindi, su cui si basa il sistema di acquisizione e organizzazione dei dati prodotti dalla missione.

Barbara Negri, responsabile dell’Unità Osservazione ed Esplorazione dell’Universo dell’Asi dice: “L’Asi ricopre da anni un ruolo chiave nelle missioni di astronomia in raggi X e, in base a ciò, fornisce da oltre 15 anni il supporto allo sviluppo del Polarimetro X. La partecipazione alla missione Ixpe della Nasa, che vede l’Italia come unico partner, rappresenta un’occasione unica per far volare per la prima volta questo tipo di rivelatori per i quali l’Italia detiene la leadership a livello internazionale”.