UN’ECLISSI PROVVIDENZIALE

Stanata dalla Luna

Il fortuito passaggio del nostro satellite naturale nel campo di vista del Proportional Counter Array, a bordo dell'osservatorio spaziale Rossi XTE, permette a un team di astrofisici italiani di determinare con una precisione eccezionale la posizione di un'elusiva sorgente di raggi X.

Nella figura sono riportate due mappe della superficie lunare in cui sono indicati i punti sulla superficie dietro cui la sorgente di raggi X è tramontata (inizio eclissi, pannello di sinistra) ed è risorta (fine eclissi, pannello di destra) durante l' osservazione di RXTE del 13 ottobre 2010.

Come rendere la vista di un telescopio spaziale acuta come quella di un ‘falco’? Si può ricorrere a costosissime e rischiose missioni spaziali, con tanto di ‘lenti correttive’ , come è stato per l’osservatorio orbitante Hubble, oppure sfruttare altre situazioni, a volte veramente fortuite, aggiungendovi una bella dose di ingegno. E questo è proprio il caso di come è stata identificata con una precisione elevatissima la posizione di una sorgente di raggi X all’interno di Terzan 5, un ammasso globulare di stelle. Il merito dell’impresa va a un gruppo di astrofisici italiani che sono riusciti a migliorare di molte migliaia di volte, la capacità di risoluzione dello strumento PCA (Proportional Counter Array) a bordo del satellite per astronomia nei raggi X della NASA Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE), sfruttando il fortuito aiuto della nostra Luna.

Tutto ha inizio nell’ottobre del 2010 quando, nella zona centrale di Terzan 5, il satellite INTEGRAL dell’ESA registra un’anomala impennata nel flusso di raggi X proveniente dalla sorgente transiente battezzata IGR J17480-2446. Il fenomeno è originato da una stella di neutroni (un oggetto celeste con una massa di 1,4 volte quella del Sole, ma concentrata in una sfera di soli 10 km) che ha catturato materia da una stella compagna di piccola massa (circa l’80% della massa del Sole) emettendo radiazione nella banda dei raggi X. Data l’eccezionalità del fenomeno, anche RXTE viene puntato in quella direzione e inizia le sue osservazioni con il suo PCA. Ma improvvisamente il segnale scompare, per ricomparire poco meno di 9 minuti dopo. Black out nella comunicazione tra satellite e stazione ricevente? Guasto temporaneo della strumentazione? Nel team serpeggiano queste e molte altre fosche domande. Ma alla fine la risposta è molto più tranquillizzante: a creare l’interruzione del segnale è stata una fortuita eclissi dovuta alla Luna che si è trovata a passare nel campo di vista di PCA.  E mai imprevisto poteva rivelarsi più utile.

Infatti la possibilità di misurare il tempo di inizio e fine eclisse con una precisione inferiore al centesimo di secondo ha consentito agli scienziati di determinare la posizione del satellite RXTE con uno scarto di appena 70 metri. Abbinando questa informazione con altre, come la conoscenza della posizione del baricentro della Luna  e della sua topografia con una precisione di 5 metri, è stato possibile risalire alla posizione in cielo di IGR J17480-2446 con la straordinaria precisione di 40 millesimi di arcosecondo, una delle più accurate misure di posizione effettuate in astronomia X. Il risultato è ancora più sorprendente considerando che la precisione delle immagini del PCA senza ‘aiutini’ è di 1 grado, cioè 90.000 volte peggiore!

“E’ la prima volta che, grazie ad una fortunata coincidenza, la tecnica dell’occultazione lunare mostra le sue potenzialità, potendo sfruttare a pieno le attuali conoscenze della superficie lunare” commenta Alessandro Riggio, post-doc presso l’Osservatorio Astronomico INAF di Cagliari, primo autore dell’articolo sulla determinazione della posizione di IGR J17480-2446, in corso di pubblicazione sulla rivista Astrophysical Journal Letters.

Grazie all’eclissi i ricercatori sono riusciti a vincolare la posizione della sorgente entro un cono di altezza pari alla distanza dal satellite alla Luna (384,400 km) e di raggio di base pari alla incertezza sulla posizione del satellite (70 metri) corrispondente, appunto, ad una precisione di 40 millesimi di arcosecondo.

E se per questa volta la misura è stata assolutamente fortuita, l’idea dei ricercatori è quella di sfruttare in futuro questa tecnica in modo sistematico. “Stiamo già muovendoci in questo senso per le missioni dedicate all’astrofisica nei raggi X attualmente in volo, ad esempio Chandra” sottolinea Luciano Burderi, dell’Università di Cagliari, che ha partecipato al lavoro. “Stiamo valutando i possibili sviluppi di questa tecnica anche per future missioni come LOFT, che, grazie alla sua ampia area di raccolta della radiazione, pari a 20 m2, permetterà non solo di ottenere posizioni di sorgenti X con una precisione di 5 millesimi di arco secondo, ma anche di studiarne la struttura con la stessa precisione”.

 

Per saperne di più:

  • l’articolo Subarcsecond location of IGR J17480-2446 with Rossi XTE di A. Riggio, L. Burderi, T. Di Salvo, A. Papitto, E. Egron, T. Belloni, A. D’Aì, R. Iaria, M. Floris, S. Motta, V. Testa, M. T. Menna, N. R. Robba in pubblicazione sulla rivista Astrophysical Journal Letters.