IL RADIOTELESCOPIO SPAZIALE RUSSO

Quattro anni di RadioAstron

L’immagine radio super dettagliata del nucleo galattico attivo 3C84 potrebbe essere la giusta cartolina d’auguri per il radiotelescopio spaziale russo RadioAstron, entrato in orbita quattro anni fa. Dopo un necessario tempo d’accordatura, il concerto interferometrico assieme a un'orchestra di antenne terrestri comincia a produrre le prime virtuosistiche melodie

imagesIl 18 luglio del 2011 il radiotelescopio spaziale russo RadioAstron lasciava la Terra per stabilirsi in un orbita ellittica che lo spinge fino a 360.000 km di distanza dal pianeta d’origine. Il satellite lavora in combinazione con le antenne terrestri in modalità interferometrica radio su base lunghissima, detta VLBI (Very Long Baseline Interferometry), una tecnica per cui più sono distanti fra loro le antenne, migliore è la risoluzione che si ottiene dalle osservazioni combinate. Gli astronomi possono quindi disporre di un radiotelescopio virtuale grande fino a trenta volte il nostro pianeta, capace di ottenere una risoluzione angolare di 1/100.000 di secondo d’arco, sufficiente per distinguere una monetina sulla Luna. Per i ricercatori del progetto RadioAstron sono stati quattro anni intensi.

«Le osservazioni non sono facili», commenta Gabriele Giovannini, associato INAF dell’Università di Bologna, che rappresenta l’INAF nel progetto RadioAstron. «Occorre infatti conoscere con estrema precisione sia la posizione che la velocità dell’antenna in orbita intorno alla Terra e combinare tra di loro i dati ottenuti da antenne diverse. La messa a punto di questo complesso sistema ha richiesto oltre un anno di lavoro, da febbraio 2012 a giugno 2013, ma ora stanno arrivando i primi importanti risultati».

Alcun progetti chiave hanno già raggiunto traguardi notevoli. Come l’osservazione della pulsar B1933+16, localizzata nel Braccio del Sagittario della nostra galassia, che ha permesso di ottenere insperate informazioni sulla complessa struttura del plasma interstellare, il gas ionizzato che il segnale emesso dalla pulsar si trova ad attraversare nella sua traiettoria verso di noi.

Oppure la recente osservazione della più luminosa sorgente a maser d’acqua che sia stata trovata nella Via Lattea, dalle parti della regione di formazione stellare W49N, nel Braccio di Perseo. La risoluzione angolare da record con cui si sono ottenuti i dati dei maser d’acqua permetterà di studiare al meglio la struttura e le caratteristiche fisiche delle regioni di formazione stellare nella nostra galassia.

Il programma scientifico in cui è maggiormente coinvolto l’INAF riguarda oggetti ben al di fuori dalla Via Lattea: nuclei attivi di radio galassie (AGN) relativamente vicine, di cui si volevano ottenere immagini radio ad altissima risoluzione angolare. In questo contesto è stata ottenuta nella banda dei 22 GHz con una definizione mai raggiunta prima l’immagine di 3C84, una sorgente radio localizzata nel nucleo di NGC1275, una galassia ellittica gigante che si trova a circa 250 milioni di anni luce nell’Ammasso di Perseo.

A sinistra, immagine RadioAstron a 22 GHz della radio galassia 3C84. A destra, per confronto, la stessa sorgente ripresa solo con antenne terrestri, sempre a 22 GHz. Crediti: RadioAstron / G.Giovannini (UniBo/INAF), M.Orienti (INAF)

A sinistra, immagine RadioAstron a 22 GHz della radio galassia 3C84. A destra, per confronto, la stessa sorgente ripresa solo con antenne terrestri, sempre a 22 GHz. Crediti: RadioAstron / G.Giovannini (UniBo/INAF), M.Orienti (INAF)

Grazie alla sua prossimità e all’emissione radio intensa, 3C84 era certamente uno dei migliori candidati per ottenere immagini radio con il VLBI spaziale di RadioAstron. I risultati di queste osservazioni verranno presentati all’imminente assemblea generale della International Astronomical Union (IAU) alle Hawaii.

«Le osservazioni di RadioAstron», spiega Giovannini a Media INAF, «hanno evidenziato, per la prima volta, che il nucleo radio coincidente con il massiccio buco nero al centro della galassia è allungato in direzione est-ovest. Da questo nucleo partono due getti radio fortemente asimmetrici, di cui quello a sud è molto più brillante ed esteso rispetto a quello a nord, con una struttura peculiare, probabilmente dovuta alla interazione tra il buco nero supermassiccio e la materia circostante (disco di accrescimento) nella zona di formazione del getto. L’analisi della immagine permetterà di ricavare le proprietà fisiche di questa regione, per comprendere l’origine delle emissioni, sia radio che alle alte energie (raggi gamma), provenienti da essa».

L’immagine della radio galassia 3C84 è stata ottenuta nel 2013 grazie a un’osservazione durata complessivamente 22 ore e che ha coinvolto, oltre il radiotelescopio spaziale, 25 radiotelescopi terrestri, interessando le reti VLBI di tutto il mondo. Già questi numeri da soli fanno capire quanto sia complesso far funzionare alla perfezione RadioAstron, un progetto in cui l’INAF è e sarà sempre più protagonista.

Sardinia Radio Telescope. Crediti: Matteo Murgia (INAF)

Sardinia Radio Telescope. Crediti: Matteo Murgia (INAF)

«INAF ha sempre sostenuto e collaborato al progetto del VLBI spaziale», commenta in conclusione Giovannini. «Le antenne di Medicina, vicino Bologna, e Noto, in provincia di Siracusa, offrono tempo di osservazione garantito in seguito a un accordo tra INAF e l’Astro Space Center dell’Accademia russa delle Scienze. Il nuovo Sardinia Radio Telescope (SRT), nei pressi di Cagliari, ha già effettuato alcune osservazioni a livello di test e si prevede che partecipi regolarmente alle osservazioni con RadioAstron a partire dal 2016. I dati ottenuti dalle antenne italiane sono raccolti dall’Istituto di Radioastronomia di Bologna e poi trasferiti direttamente via rete a Mosca, eliminando cosi i lunghi tempi di spedizione che si avrebbero con la spedizione dei dati registrati su nastri o dischi».