Scritto: Domenica, 27 Dicembre 2020 08:25 Ultima modifica: Domenica, 27 Dicembre 2020 16:55

Due satelliti cinesi alla ricerca di sorgenti di onde gravitazionali


 Lo scorso 10 dicembre, la Cina ha lanciato con successo una costellazione di due mini-satelliti astronomici che serviranno a studiare alcuni degli eventi più energetici dell'universo, quelli all'origine di onde gravitazionali, fast radio-burst e lampi gamma.

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Rappresentazione artistica di GECAM A e B Rappresentazione artistica di GECAM A e B Credits: team GECAM / Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Science

 I due satelliti, denominati GECAM A e B (Gravitational wave high-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor), sono decollati dal poligono di lancio di Xichang a bordo di un vettore CZ-11. Lo scopo è quello di monitorare l'intera volta celeste continuamente, al fine di identificare il più rapidamente possibile lampi di raggi gamma da associare a fenomeni astrofisici di altissima energia, gli stessi che sono all'origine delle onde gravitazionali e di altri eventi transitori o di breve durata che appaiono ovunque nel cielo, senza preavviso. I due satelliti hanno una massa di 160 kg ciascuno, sono lunghi 1,5 m e orbitano a 600 km di altezza, inclinata di 29°.

 L'idea di realizzarli in tempi rapidi venne all'astrofisico Xiong Shaolin e collaboratori, che lavorano presso l'Institute of High Energy Physics di Pechino, solo un mese dopo lo storico annuncio del primo rilevamento di onde gravitazionali da parte del consorzio LIGO-Virgo, nel febbraio 2016. Essi proposero di inserire due satelliti con un ampio campo di vista sui lati opposti della stessa orbita, in modo da osservare l'intero cielo in cerca di raggi gamma emanati da eventi di onde gravitazionali e Fast-Radio-Burst, le cosiddette controparti elettromagnetiche. Sappiamo quanto sia difficoltoso identificare tali controparti, dato che fino ad oggi questo è avvenuto con certezza solo in un caso (la celebre kilonova del 2017); avere a disposizione un campione più ampio consentirebbe la nascita vera e propria di una "astronomia multimessaggera".

 Come mostrato nel dettaglio qui sotto, ogni satellite è dotato di una matrice emisferica con 25 rilevatori di raggi gamma (GRD) ad ampio campo e 8 rilevatori di particelle cariche (CPD). Insieme, i satelliti potranno monitorare l'intera volta celeste, identificando la posizione delle sorgenti gamma con una precisione di circa 1° e inviando allarmi ai telescopi di tutto il mondo nell'arco di pochi minuti dalla prima rivelazione, per consentire osservazioni di follow-up. La sensibilità dei rilevatori è ~ 2·10-11 Watt / m e la banda di energia esplorata va da 6 keV a 5 MeV.

GECAM detail

La cupola dei rivelatori GECAM (dettaglio dell'immagine in apertura) - Credits: team GECAM / Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Science - Processing: Marco Di Lorenzo

 Oltre a rilevare la radiazione da eventi che emettono onde gravitazionali, i satelliti contribuiranno anche al rilevamento di controparti per i "Gamma Ray Burst" (GRB) ultra lunghi, lampi di raggi X, GRB ricchi di raggi X, magnetar e lampi di raggi gamma terrestri. I due GECAM non sono certo i primi a svolgere queste ricerche, dato che negli anni passati molte sorgenti di lampi gamma e radio sono state identificate grazie ad altri satelliti per l'astronomia gamma come Integral, Agile e Swift; tuttavia, nessuno di essi era stato pensato per svolgere principalmente questa attività monitorando l'intera volta celeste.

 Orgogliosamente, Shaolin Xiong ha dichiarato: "Siamo davvero entusiasti di vedere GECAM volare in tempo, poiché abbiamo superato numerose difficoltà tecniche e legate alla pandemia".

 In verità, almeno per quanto riguarda le onde gravitazionali, la tempistica non è delle migliori perché le antenne LIGO e Virgo sono state spente prematuramente a fine marzo, per effetto della pandemia. La nuova antenna giapponese Kagra, che era appena divenuta pienamente operativa, ha seguito lo stesso destino a metà maggio e adesso si prevede che solo nella seconda metà del 2022 verranno tutte riattivate, dopo avere subito ulteriori migliorie per renderle ancora più sensibili. Dato che i due satelliti cinesi hanno una operatività programmata di tre anni, la loro capacità nel rivelare controparti di onde gravitazionali potrebbe essere vanificata per almeno metà della loro vita operativa, a meno di una estensione della missione! Per quanto riguarda invece la ricerca di controparti di FRB, la collaborazione con le campagne condotte da vari telescopi a terra (primo fra tutti il canadese CHIME) potrebbe presto dare risultati interessanti.

GECAM è la prima di una serie di missioni scientifiche spaziali che sarà lanciata dalla Cina nei prossimi cinque anni. Altre missioni includono l'Advanced Space-based Solar Observatory, l'Einstein Probe e il Solar Wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer, una missione congiunta tra CAS e l'Agenzia spaziale europea.

 

Riferimenti:
https://www.media.inaf.it/2020/12/24/gecam-astronomia-multimessaggera/
https://physicsworld.com/a/china-launches-gecam-all-sky-scanner-to-study-extreme-cosmic-events/
https://space.skyrocket.de/doc_sdat/gecam.htm 

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Letto: 165 volta/e Ultima modifica Domenica, 27 Dicembre 2020 16:55

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Marco Di Lorenzo (DILO)

Sono laureato in Fisica e insegno questa materia nelle scuole superiori; in passato ho lavorato nel campo dei semiconduttori e dei sensori d'immagine. Appassionato di astronautica e astronomia fin da ragazzo, ho continuato a coltivare queste passioni sul web, elaborando e pubblicando numerose immagini insieme al collega Ken Kremer. E naturalmente amo la fantascienza e la fotografia!

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