LA VARIABILITÀ DI 400MILA SORGENTI IN UN DATABASE APERTO A TUTTI

Quindici anni d’inquietudine nel cielo X

Il catalogo del progetto Extras – una raccolta accessibile a chiunque, coordinata da Andrea De Luca dell’Inaf di Milano, di tutti i fotoni X raccolti dal 1999 al 2015 dalla fotocamera Epic del telescopio spaziale Esa per le alte energie Xmm-Newton – è da oggi descritto in ogni suo aspetto, dagli algoritmi sviluppati per l’analisi dati ai prodotti delle stesse analisi, in un articolo in uscita su Astronomy & Astrophysics

     11/05/2021
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Xmm-Newton. Crediti: Esa / C. Carreau

Il cielo notturno così come siamo abituati a guardarlo – aerei e satelliti artificiali a parte – offre un panorama piuttosto statico. Ci sono il moto apparente dovuto alla rotazione terrestre, e gli spostamenti ancora più lenti della Luna e dei pianeti. Certo, ogni tanto passa una meteora, ma stelle, nebulose e galassie sembrano starsene lì ferme al loro posto da millenni. Non per nulla gli antichi le chiamavano stelle fisse e le ritenevano immutabili. È però una falsa impressione, dovuta alle nostre limitate capacità sensoriali. In realtà l’universo è un brulicare d’eventi e cambiamenti, alcuni periodici e altri imprevedibili: fasci d’onde radio emessi dalle pulsar, getti di materia espulsi dai quasar, stelle di neutroni che si fondono producendo lampi di raggi gamma, buchi neri che rigurgitano energia per aver ingurgitato troppa materia, stelle che esplodono…

Sorgenti variabili nel tempo, oggetto dell’astronomia nel dominio temporale, come la chiamano gli specialisti. Ed è proprio per cercare questa variabilità che dal 2014 al 2017 gli astrofisici del progetto Extras – coordinato da Andrea De Luca dell’Inaf di Milano e finanziato dall’Unione Europea con 2.5 milioni di euro – hanno passato al vaglio l’elenco di tutti i fotoni X raccolti nell’arco di circa 15 anni dalla fotocamera Epic del telescopio spaziale europeo per le alte energie Xmm-Newton. Il catalogo che ne hanno estratto è stato messo in rete, disponibile per chiunque. E per facilitarne l’utilizzo da parte di tutti gli astronomi interessati è ora in uscita su Astronomy & Astrophysics un articolo che lo descrive in ogni suo aspetto, dagli algoritmi sviluppati per l’analisi dati ai prodotti delle stesse analisi, completi di proprietà statistiche, potenzialità e limiti.

Andrea De Luca, astrofisico all’Inaf Iasf di Milano, coordinatore del progetto Extras

«Con il progetto Extras (acronimo di Exploring the X-ray variable and Transient Sky) abbiamo caratterizzato sistematicamente la variabilità temporale di oltre 400mila sorgenti di raggi X rivelate da Xmm-Newton dall’anno del lancio – il 1999 – fino al 2015: fenomeni aperiodici, periodici e transienti, su tempi scala da circa un secondo a diversi anni», spiega De Luca a Media Inaf.  «Abbiamo prodotto un’enorme mole di risultati, tutti a disposizione della comunità astronomica sin dall’inizio del 2017. Esplorando l’archivio pubblico, con poco lavoro, è possibile scovare fenomeni rari e sorgenti molto peculiari, ma anche ricavare le proprietà di intere classi di sorgenti già note. Chiunque può cercare la sua sorgente preferita. Contiamo di offrire informazioni utili per lo studio di problemi astrofisici molto diversi, ma anche per la progettazione e realizzazione di nuovi esperimenti dedicati a studi di variabilità temporale».

Oltre ad aver condiviso con la comunità tutti i prodotti (circa 20 milioni) e gli algoritmi sviluppati nel corso del progetto, Extras ha anche ottenuto numerosi risultati scientifici. Qualche esempio scelto fra quelli di cui abbiamo dato notizia anche su Media Inaf: la rilevazione di segnali pulsanti da Andromeda, l’individuazione della pulsar X più distante e più luminosa a oggi conosciuta, la recente osservazione di un brillamento X da una nana bruna e la scoperta di una sorgente variabile di raggi X compiuta insieme a sei studenti di liceo durante un’attività di alternanza scuola-lavoro.

Ruben Salvaterra, astrofisico all’Inaf Iasf di Milano e membro del team di Extras

«La nostra ricerca di fenomeni transienti ci ha permesso di identificare anche un evento estremamente difficile da osservare: abbiamo visto in diretta l’esplosione di una supernova in un’altra galassia, a oltre un miliardo di anni luce da noi», aggiunge un altro astronomo del team, Ruben Salvaterra, anch’egli dell’Inaf di Milano. «Le supernove sono facilmente osservabili nella banda ottica dello spettro elettromagnetico, ma si tratta di una visione in differita: diversi giorni dopo l’esplosione, il decadimento radioattivo degli elementi prodotti nel collasso della stella produce molta luce nella banda ottica, che gli astronomi riescono a osservare per diverse settimane. Il momento dell’esplosione, invece, è segnato da un lampo molto intenso di radiazione nella banda dei raggi X. È un fenomeno che può darci informazioni molto preziose sul meccanismo dell’esplosione. Dura solo pochi minuti: per vederlo, bisogna guardare nella direzione giusta. Di fatto, bisognerebbe puntare un telescopio prima che l’esplosione avvenga… ma non possiamo prevedere le supernove, quindi l’unica possibilità è che una stella esploda proprio davanti al telescopio, mentre sta osservando un altro target. Serve molta fortuna, finora ne era stato visto uno solo, con il satellite Swift. Ma quando si raccoglie una mole di dati grande come quella di Xmm-Newton la possibilità di scovare questo fenomeno diventa concreta… e in effetti, guardando tutte le osservazioni, l’abbiamo trovato».

Per saperne di più:

  • Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “The EXTraS Project: Exploring the X-ray transient and variable sky”, di A. De Luca, R. Salvaterra, A. Belfiore, S. Carpano, D. D’Agostino, F. Haberl, G.L. Israel, D. Law-Green, G. Lisini, M. Marelli, G. Novara, A.M. Read, G. Rodriguez-Castillo, S.R. Rosen, D. Salvetti, A. Tiengo, G. Vianello, M.G. Watson, C. Delvaux, T. Dickens, P. Esposito, J. Greiner, H. Haemmerle, A. Kreikenbohm, S. Kreykenbohm, M. Oertel, D. Pizzocaro, J.P. Pye, S. Sandrelli, B. Stelzer, J. Wilms e F. Zagaria