CON IL COMMENTO DI PIETRO UBERTINI DELL'INAF

Satelliti e antenne sotterranee: la caccia al Grb

Dai satelliti Integral e Xmm-Newton fino a Gaia, Solar Orbiter e BepiColombo, anche le missioni dell'Agenzia spaziale europea hanno osservato Grb 221009A, uno dei lampi di raggi gamma più potenti mai visti, scoperto lo scorso 9 ottobre. E si affacciano su questo campo anche gli appassionati, con le misure effettuate in banda radio dall'antenna – situata completamente sotto terra – degli Astrofili centesi

     31/10/2022
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Il lampo di raggi gamma Grb 221009A osservato con lo strumento Ibis/Isgri a bordo del satellite Integral dell’Esa (cliccare per ingrandire). Crediti: Esa/Integral/V. Savchenko (Isdc, Univ. of Geneva, Epfl)/C. Ferrigno (Isdc, Univ. of Geneva)

Registrato tre settimane fa e già soprannominato “il gamma-ray burst del secolo”. È la storia di Grb 21009A, l’eco luminosa di una delle esplosioni cosmiche più potenti mai registrate finora, che avrebbe dato origine a un buco nero quasi due miliardi di anni fa, in una galassia lontana. Oltre ai satelliti Swift e Fermi della Nasa, che hanno catturato per primi il bagliore proveniente da questa sorgente nei raggi X e gamma a partire dalle ore 13:16:59 UT (tempo universale) del 9 ottobre 2022, anche le loro controparti dell’Agenzia spaziale europea (Esa) si sono cimentate con l’osservazione del potente lampo poco dopo la scoperta.

Il satellite Integral, che questo mese festeggia ben vent’anni in orbita, ha rivelato il lampo con quattro degli strumenti a bordo. Sia gli schermi omnidirezionali dello spettrometro Spi-Acs (sensibile ai raggi gamma con energia superiore a 80 KeV) sia il rivelatore Ibis-PicsIt (che opera tra 200 keV e 2 MeV) hanno registrato l’emissione impulsiva, molto intensa e dalla rapida variabilità, durata circa mezz’ora. Le osservazioni di Ibis-PicsIt, in particolare, sono risultate importanti per seguire in dettaglio il collasso della stella che ha generato il buco nero, grazie all’accuratezza temporale di circa 7 millisecondi.

Integral è stato poi puntato verso la posizione in cielo dell’esplosione stellare che ha generato il lampo, che lo ha potuto osservare anche con il telescopio a raggi X, Jem-X, e con lo strumento Ibis/Isgri. Quest’ultimo ha realizzato un’immagine a lunga esposizione il 10 ottobre, mostrando che il sito in cui era stato registrato il lampo era una sorgente ancora attiva di raggi gamma all’indomani della prima osservazione. «Non è facile realizzare strumenti che siano in grado di fare immagini in raggi gamma, che non sono focalizzabili come la luce o i raggi X di bassa energia», spiega a Media Inaf Pietro Ubertini dell’Inaf di Roma, principal investigator dello strumento Ibis, progettato in Italia oltre 25 anni fa. «Per realizzare l’immagine di Ibis, è stato utilizzato un sistema ottico formato da una lastra di tungsteno di circa un metro quadrato e spessore 17 mm, e peso oltre 200 kg, con dei fori che proiettano una immagine dei raggi gamma provenienti dalle sorgenti cosmiche su un rivelatore posto a circa tre metri di distanza. In questo modo, dalla forma dell’ombra ottenuta si ottiene la direzione di arrivo di tutte le sorgenti presenti del campo di vista, un po’ come per la fotocamera di un cellulare in una notte stellata».

Gli anelli in banda X del Grb 221009A osservati dal telescopio spaziale Xmm-Newton. Crediti: ESA/XMM-Newton/P. Rodriguez (Serco Gestión de Negocios S.L. for Esa)/A. Tiengo (Iuss Pavia)

L’Esa ha puntato anche il telescopio spaziale Xmm-Newton verso questa potente sorgente, realizzando un’immagine nei raggi X del passaggio del lampo gamma: a causa della dispersione dovuta alla polvere interstellare nella Via Lattea, infatti, questo produce una serie di anelli concentrici.

L’evento, dalla luminosità insolitamente elevata, è stato registrato anche da altre sonde europee dedicate a tutt’altre indagini del cosmo, come il rivelatore di particelle ad alta energia Ephin a bordo della missione solare Soho e il satellite Gaia, che ha registrato un picco anomalo, corrispondente a un segnale di natura evidentemente non stellare, proprio in corrispondenza del lampo gamma. Non sono mancate osservazioni anche dalle regioni più interne del Sistema solare interno: Solar Orbiter, che scruta il Sole all’interno dell’orbita di Mercurio, ha misurato un burst di raggi X con lo strumento Stix oltre a particelle ad alta energia, prodotte dall’interazione del lampo con la sonda, attraverso lo strumento Epd, mentre BepiColombo, in rotta verso Mercurio, ha osservato i raggi gamma provenienti dalla lontanissima esplosione. Tutti questi dati sono al momento in fase di analisi.

«Come per un evento straordinariamente energetico registrato il primo agosto 1983, il Grb 220109A ha provocato disturbi notevoli alle trasmissioni radio ed ai satelliti in orbita con una modifica temporanea delle caratteristiche della ionosfera terrestre», aggiunge Ubertini, sottolineando che «dovremo aspettare almeno altri 30-40 anni prima di avere un altro evento così energetico».

Molti altri telescopi, nello spazio e sulla Terra, hanno continuato a osservare l’afterglow del lampo gamma, ovvero il suo bagliore residuo, a energie più basse: dal Large Binocular Telescope e il Telescopio nazionale Galileo in banda ottica a Jwst nell’infrarosso, fino alle onde radio, con osservatori in tutto il mondo tra cui l’Australia Telescope Compact Array e il radiotelescopio di Medicina, vicino Bologna.

Il segnale ricevuto dal sistema Helios Vlf solar telescope dell’osservatorio di Cento il 9 ottobre 2022. Crediti: Astrofili centesi

E non lontano da Bologna, anche un gruppo di appassionati, l’associazione Astrofili Centesi, ha registrato un segnale anomalo poco dopo l’arrivo del lampo gamma, alle 13:22 UT del 9 ottobre. A rivelare il picco è stato il sistema Helios Vlf solar telescope, un rivelatore di onde elettromagnetiche di origine naturale a frequenza molto bassa, installato nel 2021 presso l’osservatorio di Cento, in provincia di Ferrara, per raccogliere informazioni su brillamenti solari, tempeste geomagnetiche, scariche atmosferiche e altri fenomeni transitori della ionosfera terrestre.

«Helios è un progetto interessante che esce dagli schemi classici e si avvale di un’antenna particolare collocata sotto terra», racconta a Media Inaf Thomas Mazzi, vicepresidente dell’associazione Astrofili centesi. Interamente progettata e costruita dagli astrofili sulla base di un prototipo della prima guerra mondiale, l’antenna lunga 25 metri è in funzione da poco più di un anno e monitora 24 ore al giorno, sette giorni su sette, le più piccole variazioni nella ionosfera, pubblicando i dati direttamente online. «I dati sono tantissimi e alle volte non è semplice capire cosa osservare o a quali osservazioni dare più attenzione. Poi con l’esperienza si impara a riconoscere i pattern e dopo a colpo d’occhio si vedono immediatamente i punti più interessanti dove indagare», aggiunge Mazzi. «Nel caso del Grb 221009A era più semplice: era noto il momento misurato dai satelliti e la ricerca è stata molto più veloce».

Helios, uno strumento praticamente unico nel campo dell’astronomia amatoriale, è stato rilasciato su licenza Creative Commons ed è dunque alla portata anche di altre associazioni, nell’ottica di condividere i dati e creare una rete di strumenti simili capaci di funzionare insieme. A cominciare dal Grb 221009A, per il quale il gruppo di astrofili ha già condiviso i dati con un team di ricercatori australiani, che li includeranno in un lavoro di prossima pubblicazione.