Decolla un nuovo telescopio spaziale a raggi-X

Il Giappone ha lanciato con successo un nuovo osservatorio spaziale a raggi-X. Il satellite ASTRO-H è decollato dal centro di lancio di Tanegashima alle 9:45 di stamattina ora italiana, iniziando una rapida scalata verso la bassa orbita terrestre che si è conclusa 14 minuti più tardi, con la separazione del telescopio. Al momento della separazione, ASTRO-H si trovava 575 chilometri al di sopra del Pacifico, in un'orbita inclinata di 31 gradi rispetto all'Equatore. Nell'arco delle prossime settimane, gli ingegneri verificheranno il funzionamento degli apparati di ASTRO-H, dopodiché il telescopio potrà iniziare la sua missione scientifica, mappando l'Universo a raggi-X con una risoluzione spettrale senza precedenti.

Il lancio è stato effettuato da un H-IIA 202, un razzo di due stadi dotato di due propulsori laterali a carburante solido.

Tre piccoli satelliti secondari hanno accompagnato ASTRO-H nel suo breve viaggio verso l'orbita terrestre: si tratta dei gemelli ChubuSat-2 e ChubuSat-3, che fotograferanno la Terra a una risoluzione spaziale di dieci metri, sperimenteranno un sistema di rilevamento di detriti orbitali a infrarossi ed esamineranno le radiazioni presenti con un sensore apposito; e Horyu-4, che dimostrerà il funzionamento di panelli solari ad alto voltaggio e un nuovo sistema di propulsione, oltre a un sistema di isolamento dal plasma. Il satellite, inoltre, rilascerà dieci esperimenti per studiare la degradazione di una serie di polimeri.

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Il satellite ASTRO-H, grande quanto un bus, offrirà agli astronomi l'opportunità di monitorare i gas incandescenti attorno a buchi neri, ammassi galattici e resti di supernove.

"È l'inizio di un nuovo ramo nell'astronomia ai raggi-X," spiega Andrew Fabian dell'Università di Cambridge. Mentre i suoi predecessori (vedi XMM-Newton) erano stati progettati per mappare singole sorgenti puntiformi, quali un buco nero o una stella di neutroni, ASTRO-H sarà la prima sonda in grado di raccogliere le radiazioni provenienti da strutture celesti diffuse, come nubi di gas. "Sarà spettacolare," commenta Graziella Branduardi-Raymont dell'University College London.

Così come ASTRO-H osserverà alcuni degli ambienti più violenti dell'Universo, la strada che ha portato alla sua missione non è stata delle più tranquille. Nel 2000, il suo collega e connazionale ASTRO-E era finito nel Pacifico, in seguito al fallimento del veicolo di lancio. Nel 2005, la missione Suzaku aveva perso uno dei suoi strumenti più importanti alcune settimane dopo essere entrato in azione. "È dal 1999 che non lanciamo un grande osservatorio di raggi-X," spiega Fabian, facendo riferimento all'anno che vide il lancio di XMM-Newton e Chandra.

ASTRO-H, frutto di una collaborazione con la NASA, è dotato di sei telescopi e strumenti in grado di ricevere raggi-X molli, raggi-X duri e raggi gamma. La punta di diamante della missione è lo spettrometro di raggi-X molli, l'SXS, lo stesso strumento che era andato distrutto sull'ASTRO-H e che si era guastato su Suzaku. Lo strumento comprende un calorimetro in grado di determinare l'energia di ciascun fotone di raggi-X in entrata misurando la risposta termica del materiale assorbente. Grazie a questa tecnica, lo strumento vanta una risoluzione spettrale 30 volte superiore rispetto a quella dei suoi predecessori. Tuttavia, misurazioni così precise richiedono che il calorimetro sia mantenuto appena 0.05 gradi al di sopra dello zero assoluto, il che significa dover utilizzare sofisticati sistemi di raffreddamento.

Uno degli obiettivi della missione è osservare il gas catturato all'interno degli ammassi galattici. "La maggior parte del gas nell'Universo non va a formare le stelle," prosegue Fabian. "Invece, si trova tra una galassia e l'altra ed è difficile da osservare." I delicati equilibri gravitazionali all'interno degli ammassi galattici fanno sì che il gas venga tirato da una parte all'altra e che, di conseguenza, si surriscaldi fino a raggiungere temperature di milioni di gradi e risulti brillante nella porzione dei raggi-X dello spettro elettromagnetico. Studiando questo gas in dettaglio, SXS ne rivelerà la composizione chimica e traccerà i suoi movimenti all'interno degli ammassi. Queste preziose informazioni permetteranno agli astronomi di comprendere il ruolo dei gas interstellari nella formazione stellare e galattica e capire come l'Universo abbia raggiunto la sua composizione chimica attuale.

Un altro bersaglio di ASTRO-H saranno i nuclei galattici attivi (AGN), galassie alimentate da buchi neri supermassici. Suzaku e XMM-Newton hanno raccolto indizi sulla presenza di flussi rapidissimi di gas che si staccano da questi nuclei attivi. ASTRO-H sarà in grado di studiare in dettaglio le dinamiche e le velocità di questi flussi. Con queste osservazioni, gli astronomi sperano di riuscire a capire perché "la massa di una galassia è strettamente correlata alla massa del buco nero supermassiccio centrale," spiega Ken Pounds dell'Università di Leicester.

Infine, ASTRO-H tenterà di risolvere il mistero delle radiazioni a 3.55 keV di energia emesse da Andromeda e da altre galassie. Gli astronomi sospettano che queste radiazioni possano provenire dall'annichilazione di particelle di materia oscura. ASTRO-H sarà in grado di rilevare la firma di un'eventuale moto rotatorio che scagionerebbe la materia oscura. "La risoluzione di ASTRO-H ci permetterà di effettuare un test diretto alla teoria della materia oscura," commenta Masahiro Takada dell'Università di Tokio. Ma, come spiega Fabian, "sull'agenda di ASTRO-H ci sono un fantastiliardo di altre cose." E poi, chissà: come dice Takahashi, "abbiamo molte buone ragioni per voler ASTRO-H, ma la mia speranza è che troveremo qualcosa di completamente inaspettato."