SCIENZE

Prima osservazione nei raggi gamma della Nebulosa Granchio

La prima osservazione di una sorgente celeste nei raggi gamma alle energie del TeV rilevata da un telescopio a luce Chernekov per la rilevazione di raggi gamma che adotta l’innovativa configurazione a due specchi.

Due specchi sono meglio di uno per osservare il cielo gamma. Il telescopio Cherenkov ASTRI-Horn, ha rilevato per la prima volta la Nebulosa del Granchio alle energie dette “del TeV”. Questo strumento è basato sull’innovativa configurazione ottica aplanatica (sistema di lenti in cui sia stata corretta l’aberrazione sferica) a doppio specchio Schwarzschild-Couder e dotato di una camera altrettanto innovativa,
dimostrando la fattibilità nell’utilizzo queste nuove tecnologie.

Nel 1989 fu effettuata la prima osservazione della Nebulosa del Granchio alle energie del TeV (circa mille miliardi di volte l’energia della luce visibile), ottenuta attraverso l’utilizzo del telescopio americano a singolo specchio Whipple. Questa scoperta segnò l’inizio dell’astronomia TeV che, con la sua rapida crescita, ha portato alla rilevazione di circa 200 sorgenti di raggi gamma da parte di altri strumenti a terra come Hess, Magic e Veritas. I raggi gamma non raggiungono mai la superficie terrestre, questi strumenti utilizzano la rivelazione della cosiddetta luce “Cherenkov” che si genera nell’interazione dei raggi gamma con l’atmosfera.

Un video dell’Inaf sulle sfumature della Nebulosa Granchio (Youtube)

I raggi gamma di alta energia entrando in contatto con l’atmosfera terrestre producono cascate di particelle subatomiche – queste particelle altamente energetiche possono viaggiare più velocemente della velocità della luce nell’aria, dando luogo a un debole e brevissimo, dell’ordine del miliardesimo di secondo, lampo di luce bluastra. I telescopi Cherenkov, erano stati costruiti per catturare questa luce e quindi, indirettamente, rilevare i segnali in raggi gamma emessi dalle sorgenti celesti. Per questo scopo finora erano state adottate configurazioni ottiche semplificate che prevedevano un solo specchio in cui la luce venisse riflessa per essere catturata direttamente dalla camera di rilevazione.

La tecnica detta “Imaging Atmospheric Cherenkov Technique” (IACT)

L’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) con il sostegno del Ministero Dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (MIUR) sta conducendo il progetto ASTRI finalizzato alla progettazione, implementazione e all’uso astronomico di un prototipo di telescopio completo proposto per i Telescopi con specchio principale di 4 metri per il futuro grande Osservatorio internazionale per raggi gamma CTAO (Cherenkov Telescope Array Observatory). Questo telescopio è denominato ASTRI-Horn, in onore di Guido Horn d’Arturo, astronomo italiano che fu direttore dell’Osservatorio di Bologna, che per primo propose nel secolo scorso la tecnologia degli specchi a tasselli in campo astronomico.

Il prototipo ASTRI-Horn, situato sull’Etna presso la stazione di osservazione INAF “MC Fracastoro” adotta per la prima volta una configurazione ottica detta di Schwarzschild-Couder a doppio specchio, che permette di ottenere un campo di vista molto grande, di circa 10 gradi di diametro. I due specchi sono posizionati in asse, così da poter riflettere e focalizzare la luce e “fotografare” in modo omogeneo, senza distorsioni, una regione di cielo molto estesa, al contrario di altri telescopi che sono necessariamente limitati nel loro campo di vista. Il telescopio ASTRI è inoltre dotato di una innovativa camera per raccogliere le immagini, che fa uso di nuovi sensori al silicio ed è dotata di un’elettronica di lettura molto veloce in grado di registrare i brevissimi lampi di luce.

Il telescopio ASTRI-Horn si trova presso la stazione osservativa dell’osservatorio astrofisico dell’INAF di Catania, a Serra La Nave, sull’Etna. Lo specchio principale tassellato ha un diametro di 4 metri e lo specchio monolitico secondario ha un diametro di 1,8 metri.

Le osservazioni della Nebulosa del Granchio sono state condotte tra il dicembre 2018 e il gennaio 2019, per un tempo di osservazione totale di circa 29 ore. Hanno consentito di osservare la Nebulosa del Granchio con un significatività statistica molto alta ad una soglia di energia di circa 3,5 TeV, dimostrando definitivamente l’efficacia dei telescopi a due specchi e aprendo una nuova era per l’astronomia in raggi gamma con tecnica Cherenkov.

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