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I nostri occhi celesti puntati sull’universo

di Antonio Lo Campo
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Osservano, scrutano la volta celeste in diverse bande di frequenza, elaborano dati e immagini e li inviano a terra. Fin dall’inizio dell’era spaziale, gli osservatori rappresentano uno dei settori di punta dell’esplorazione spaziale e un salto qualitativo enorme per l’astronomia. Osservano l’universo grazie ad occhi elettronici assai sofisticati, con apparati in grado di osservare in bande di frequenza dove l’occhio umano non arriva, e tramite specchi la cui lavorazione è frutto di lavoro accurato e dalla precisione assoluta. «L’uomo ha costruito il cielo ad imitazione degli strumenti che gli servivano per osservarlo», scriveva già a fine Ottocento Georges Sorel, ingegnere civile, poi politico e teorico.

Il grande vantaggio di inviare degli osservatori o veri e propri telescopi nello spazio, quindi oltre gli strati atmosferici terrestri, è dovuto al fatto che la stessa atmosfera distorce le immagini e filtra la radiazione elettromagnetica a certe lunghezze d’onda, in particolare nell’ultravioletto e nell’infrarosso.

Ne prendiamo in esame solo alcuni, tra quelli che guardano anche (e soprattutto) oltre il nostro sistema solare.

Lo specchio di «Hubble» Nello spazio, posizionati in punti diversi della volta celeste, sono attualmente operativi diversi osservatori spaziali. Il più celebre è il telescopio spaziale «Hubble», da quasi ventidue anni in orbita terrestre a circa 600 chilometri di altitudine. Rappresenta da solo uno dei programmi spaziali più costosi della storia, ma ne è valsa la pena perché ha rivoluzionato le nostre conoscenze sull’universo. Frutto della collaborazione tra la NASA americana e l’ESA europea, «Hubble» per poter arrivare ad oggi ha dovuto subire il periodico intervento di «manutenzione» degli astronauti dello Space Shuttle, la navetta americana, ma ce l’ha fatta. Le scoperte sono davvero tante. Tra le più importanti, le prime prove dell’esistenza di pianeti che ruotano attorno ad altre stelle (oltre al nostro Sole), osservazioni che suggeriscono che l’universo si trova in uno stato di espansione accelerata e, tra le ultime, la scoperta (nel 2010) della galassia più lontana da noi, circa 13,2 miliardi di anni luce.
Hubble è ormai vicino alla «pensione», e fra qualche anno (non prima del 2014) dovrà essere sostituito dal successore, il «Webb Space Telescope», ancor più promettente: diverso, nella sua concezione tecnica, da «Hubble», dopo il lancio verrà posizionato anche molto più distante, in una regione dello spazio a 1,5 milioni di chilometri dal sistema Terra-Luna.

«INTEGRAL», «AGILE» e «Fermi» Tra gli osservatori spaziali, un posto speciale spetta a quelli dedicati all’astrofisica delle alte energie, sensibili alle lunghezze d’onda X e Gamma, bande in cui si studiano i fenomeni più violenti dell’universo, dai lampi di raggi Gamma alle emissioni da pulsar e buchi neri. Si tratta di un campo dove la presenza italiana è di grandissimo rilievo.
Operativo dal 2002, il satellite «Integral» è il più sensibile telescopio a raggi Gamma mai sviluppato. È stato realizzato dall’ESA con contributi della NASA e dell’agenzia spaziale russa. Thales Alenia Space, a Torino, ha guidato lo sviluppo del satellite. Tra i contributi di «Integral», la spettroscopia delle sorgenti Gamma, la rivelazione di un grande numero di lampi di raggi gamma, tra cui i più deboli mai registrati, la mappatura del piano galattico nella banda gamma e l’aver risolto, per la prima volta, l’emissione g diffusa del centro della galassia.

Un altro osservatorio Gamma di concezione e realizzazione italiana, proprio nei giorni scorsi ha fatto ancora parlare di sé. È il satellite «Agile», cui è stato assegnato, assieme allo scienziato italiano Marco Tavani e al suo team di ricercatori, un prestigioso premio internazionale, il «Premio Bruno Rossi 2012» dall’American Astronomical Society (in precedenza, nel 1998, il premio era stato assegnato a «BeppoSAX», un’altra delle glorie della astrofisica delle alte energie italiana).

«Agile» (acronimo di Astrorivelatore Gamma a Immagini Leggero) è un satellite di soli 350 kg di peso. Realizzato dall’ASI, in collaborazione con INAF, INFN, CNR e dell’industria italiana, era stato lanciato in orbita nel 2007, con un razzo vettore indiano, a 550 chilometri d’altezza. Da allora, è stato la fonte d’un flusso ininterrotto di osservazioni e scoperte di grande rilievo, tra cui quella che gli è valsa il «Premio Bruno Rossi»: l’improvvisa e intensa emissione di raggi Gamma proveniente dalla Nebulosa del Granchio. Un risultato, successivamente confermato dalla missione NASA «Glast-Fermi», che riscrive interi capitoli di astrofisica.

Lo studio del cielo nei raggi Gamma continua con il grande osservatorio «Glast», lanciato dalla NASA nel 2008 e successivamente intitolato al grande fisico italiano Enrico Fermi. Tra le scoperte di «Glast» cisono: una nuova popolazione di pulsar, il più potente lampo di luce gamma mai rivelato, 12 nuove pulsar Gamma e l’emissione Gamma di altre 18 note ad altre lunghezze d’onda, oltre che la più completa mappa del cielo nei raggi Gamma. Anche per questo satellite il contributo italiano è notevole; ASI, INFN e INAF hanno concepito e costruito, in collaborazione con la piccola e media industria nazionale e con il contributo di Thales Alenia Space Italia, il Silicon Tracker, il cuore dello strumento principale a bordo del satellite.

Osservatori spaziali di diverse nazioni Impossibile non menzionare il satellite-osservatorio europeo dell’ESA, «Planck», che studia l’universo primordiale attraverso le fluttuazioni impresse nella radiazione di fondo nella banda delle microonde. Lanciato nel maggio 2009, «Planck» opera a temperature vicine allo zero assoluto, mediante refrigeratori di durata limitata. Concepito per scansionare almeno due volte l’intera volta celeste, «Planck» ha completato 5 scansioni, funzionando senza intoppi per 30 mesi. I cosmologi di tutto il mondo aspettano col fiato sospeso la pubblicazione dei risultati, prevista per il 2013, dopo una accuratissima e severissima analisi dei dati. Sempre dell’ESA è inoltre il satellite «Herschel», lanciato nel 2009 insieme a «Planck» (ambedue essendo stati realizzati da Thales Alenia Space). «Herschel» osserva, mediante uno specchio di 3.5 metri di diametro - il più grande mai realizzato per un telescopio spaziale -, gli oggetti più freddi e più distanti dell’universo, coprendo la parte dello spettro tra il lontano infrarosso e il submillimetrico. Tra gli obiettivi, la formazione e l’evoluzione delle stelle e delle galassie e la composizione chimica dell’universo, dalle galassie lontane alle comete e i pianeti del sistema solare. 

Altre missioni di osservatori spaziali sono operative, ed altre ancora sono in preparazione con l’obiettivo di una comprensione sempre migliore dell’universo, la sua origine ed evoluzione: domande che da sempre l’uomo si pone osservandolo, dapprima con i propri occhi, e i seguito con i telescopi a terra e nello spazio.

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