Duecentocinquanta scienziate, scienziati e rappresentanti delle principali istituzioni di ricerca di tutto il mondo hanno celebrato l’inaugurazione del sottosistema del Large-Sized Telescope (Lst) presso il sito settentrionale del Cherenkov Telescope Array Observatory (Ctao) – Nord, situato all’Osservatorio del Roque de los Muchachos a La Palma, nell’arcipelago delle Canarie (Spagna). Il completamento dei quattro telescopi Lst segna una tappa fondamentale per le comunità mondiali dell’astrofisica e della fisica delle astroparticelle, e rappresenta un passo cruciale verso la piena operatività scientifica del Ctao, a cui hanno dato un contributo rilevante anche l’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn).
Il sottosistema sottosistema del Large-Sized Telescope (Lst) presso il sito settentrionale del Cherenkov Telescope Array Observatory (Ctao) – Nord, situato all’Osservatorio del Roque de los Muchachos a La Palma, nell’arcipelago delle Canarie (Spagna). Crediti: Lst Collaboration
Ciascun telescopio è dotato di uno specchio di 23 metri di diametro ed è equipaggiato con fotocamere all’avanguardia e ultraveloci. Progettati per rivelare i deboli lampi di luce Cherenkov prodotti dall’interazione dei raggi gamma ad altissima energia con l’atmosfera terrestre, i telescopi Lst sono gli strumenti più sensibili al mondo per l’osservazione dei raggi gamma a energie comprese tra circa 20 gigaelettronvolt (GeV) e diversi teraelettronvolt (TeV).
Questa straordinaria sensibilità è fondamentale per individuare sorgenti di raggi gamma remote e transitorie. Poiché i raggi gamma ad altissima energia vengono gradualmente assorbiti mentre attraversano l’Universo, la capacità dei telescopi Lst di rivelare raggi gamma fino alle più basse energie consente agli scienziati di esplorare sorgenti a distanze cosmologiche, di risalire più indietro nella storia cosmica e di osservare la rapidissima variabilità delle sorgenti gamma in dinamica evoluzione con maggiore accuratezza statistica.
Il pioniere Lst-1
Già a partire dal 2020, ancor prima del completamento dell’intero sottosistema, durante la sua fase di collaudo, il prototipo Lst-1 ha prodotto risultati di notevole portata. Tra questi rientrano le osservazioni di pulsar, gli studi sui nuclei galattici attivi a distanze cosmologiche e il rapido monitoraggio di fenomeni transienti come nove e lampi di raggi gamma (Grb).
Con l’affiancamento dei tre nuovi Lst (Lst-2, Lst-3 e Lst-4) all’esistente Lst-1, i quattro telescopi formano ora una vera e propria rete (sottosistema). Osservando simultaneamente da più direzioni il medesimo sciame di raggi gamma, i telescopi Lst offriranno una sensibilità nettamente superiore, una risoluzione angolare migliore e una ricostruzione dell’energia più precisa, aprendo un nuovo livello di accuratezza nello studio dell’universo a raggi gamma.
«Il completamento del sottosistema Lst è il culmine di oltre quindici anni di collaborazione internazionale e innovazione tecnologica», ha dichiarato Masahiro Teshima, Principal Investigator della collaborazione Lst e portavoce del consorzio Ctao. «Questi telescopi ci permetteranno di esplorare alcuni degli ambienti più estremi dell’Universo, tra cui buchi neri supermassicci e stelle di neutroni, di indagare le possibili origini dei raggi cosmici e di contribuire alle ricerche sulla natura della materia oscura».
Uno dei telescopi del sottosistema Lst a Ctao-Nord. Crediti: Lst Collaboration
In viaggio verso l’universo primordiale
Gli Lst costituiscono il cuore a bassa energia di Ctao-Nord e offriranno un’opportunità unica per sondare l’universo, risalendo indietro nel tempo fino a circa 12 miliardi di anni fa, quando esso aveva meno di due miliardi di anni. La loro sensibilità ai raggi gamma di energia più bassa consentirà di individuare e studiare brillanti lampi di raggi gamma ad alto redshift, estendendo potenzialmente le osservazioni gamma a sorgenti con redshift fino a z~4 e fornendo nuove informazioni sull’Universo primordiale.
«Oggi si celebra un passo avanti importantissimo verso la realizzazione del Ctao, a cui l’Italia contribuisce con un patrimonio di capacità scientifiche, progettuali e industriali. L’Italia ospita a Bologna, presso l’Inaf, la sede centrale dell’Osservatorio internazionale e sta contribuendo alla realizzazione di gran parte dei suoi strumenti. Oggi l’attenzione è focalizzata sul sito nord, ma il nostro sguardo abbraccia l’intero Osservatorio: il contributo italiano è infatti particolarmente significativo anche nel sito sud, in Cile, attraverso la realizzazione di altri due Large-Sized Telescopes e ben 37 Small-Sized Telescopes, tutti in costruzione in Italia e destinati a Ctao-Sud», ha affermato Lucio Angelo Antonelli, dirigente di ricerca all’Inaf e co-principal investigator della collaborazione internazionale Lst. «Le prossime fasi di collaudo e integrazione nelle operazioni del Ctao porteranno questi strumenti a esprimere pienamente le loro capacità. È un passaggio decisivo verso le scoperte che attendiamo, ma soprattutto verso quelle che ancora non sappiamo immaginare».
«L’Infn partecipa allo sviluppo di questi nuovi telescopi fin dalle prime fasi di progettazione. Ha realizzato la struttura in fibra di carbonio che sostiene l’arco della camera e ha contribuito alla costruzione della camera stessa, oltre a sviluppare altri componenti meccanici ed elettronici di alta precisione, necessari per calibrare il sistema di puntamento. Finora il nostro contributo si è concentrato soprattutto sugli strumenti del sito nord di Ctao, ma ora, grazie ai finanziamenti del Pnrr del Ministero dell’università e della ricerca, stiamo dando assieme all’Inaf un grande contributo alla realizzazione delle camere dei telescopi del sito sud», spiega Mosè Mariotti, ricercatore dell’Infn responsabile nazionale del gruppo Infn in Ctao. «Nei prossimi due anni, quando i nuovi telescopi entreranno pienamente in funzione, la sensibilità aumenterà notevolmente, fino a un ordine di grandezza rispetto agli strumenti attuali: questo significa che potremo ottenere gli stessi risultati scientifici in un centesimo del tempo, aprendo nuove straordinarie possibilità di scoperta», conclude Mariotti.
Uno dei telescopi del sottosistema Lst a Ctao-Nord. Crediti: Tomohiro Inada
Nei prossimi anni, gli Lst saranno sottoposti a collaudo e integrati nelle operazioni di Ctao. Insieme agli altri telescopi previsti per entrambi i siti dell’Osservatorio, affronteranno questioni fondamentali dell’astrofisica, della fisica delle particelle e della cosmologia, come la natura della materia oscura, l’origine dei raggi cosmici e la fisica degli acceleratori cosmici estremi.
Per saperne di più:
- Informazioni sulla Collaborazione Lst
La Collaborazione Large-Sized Telescope (Lst) è un consorzio internazionale di scienziati, ingegneri e istituzioni impegnati nella progettazione, costruzione e messa in servizio degli Lst per il Ctao. La collaborazione ha sviluppato tecnologie avanzate nell’ottica, nei rivelatori, nella meccanica e nell’elettronica ad alta velocità per raggiungere la soglia energetica più bassa mai ottenuta da osservatori gamma da terra. Il progetto è stato reso possibile da una solida partnership internazionale che coinvolge istituzioni provenienti da Brasile, Bulgaria, Croazia, Francia, Germania, Giappone, Italia, Polonia, Repubblica Ceca, Spagna e Svizzera. - Informazioni su Ctao
Il Ctao (Cherenkov Telescope Array Observatory) sarà il più grande e potente osservatorio al mondo per l’astronomia a raggi gamma. La precisione senza precedenti e l’ampio intervallo energetico del Ctao (20 GeV – 300 TeV) aiuteranno a rispondere ad alcuni dei quesiti più complessi dell’astrofisica e della fisica delle particelle, articolati in tre temi principali: comprendere l’origine e il ruolo delle particelle cosmiche relativistiche; sondare ambienti estremi come buchi neri o stelle di neutroni; ed esplorare le frontiere della fisica, alla ricerca della materia oscura o di deviazioni dalla teoria della relatività di Einstein. Per coprire il suo ampio intervallo di energia, il Ctao utilizzerà tre tipi di telescopi: Large-Sized Telescope (Lst), Medium-Sized Telescope (Mst) e Small-Sized Telescope (Sst). Oltre 60 telescopi saranno distribuiti tra due stazioni osservative: Ctao-Nord, nell’emisfero settentrionale presso l’Osservatorio del Roque de los Muchachos a La Palma (Spagna), e Ctao-Sud, nell’emisfero meridionale presso l’Osservatorio dell’ESO al Paranal nel deserto di Atacama (Cile).