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Osservatorio IXPE: il nuovo occhio spaziale di ASI e NASA per studiare i raggi X

L'osservatorio spaziale IXPE è una nuova missione congiunta tra ASI e NASA: l'obiettivo è indagare l'Universo nelle frequenze dei raggi X.

Categorie Agenzie spaziali · Astronomia · Missioni spaziali

Finalmente operativo il nuovo osservatorio spaziale IXPE, frutto della collaborazione tra l’ASI e la NASA. Le due agenzie hanno coordinato tutti i vari attori coinvolti, tra i quali INAF e INFN, per costruire una nuova tipologia di osservatorio sensibile ai raggi X. Studiare i misteriosi eventi che avvengono tra le stelle diventerà più facile rispetto al passato, grazie a questo nuovo metodo di osservazione.

Perchè studiare i raggi X con l’osservatorio spaziale IXPE

Fase dei test a terra prima del lancio di IXPE. Credits: Ball Aerospace
Fase dei test a terra prima del lancio di IXPE. Credits: Ball Aerospace

I raggi X fanno parte dello spettro elettromagnetico e ne costituiscono la parte più energetica, seconda solo ai raggi gamma. Gli effetti di alcuni eventi cosmici sono percepibili proprio su queste bande ad alta energia. Infatti, un normale telescopio sensibile alla banda del visibile non sarebbe sufficiente per indagare su questi eventi. Ecco che nasce l’idea della missione IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer): studiare l’Universo grazie ai raggi X.

I principali target sono delle formazioni ancora non del tutto comprese nei nuclei galattici attivi (AGN), microquasars, pulsar e pulsar wind nebulae, magnetar, binarie nei raggi X e resti di supernove. Fino agli anni ’70 alcune missioni avevano già provato a studiarli, tuttavia l’elettronica non era ancora abbastanza sviluppata per raggiungere la sensibilità necessaria. Proprio in questo campo spicca ancora una volta l’eccellenza italiana.

Simulazione del dispiegamento di IXPE. Credits. NASA
Simulazione del dispiegamento di IXPE. Credits. NASA

La missione è stata lanciata il 9 dicembre 2021 con un Falcon 9 per raggiungere l’orbita a 600 km di altitudine. É seguita la fase di dispiegamento di circa una settimana: il braccio necessario per la messa a fuoco ha richiesto particolare attenzione. Ecco che il 15 Dicembre l’osservatorio ha potuto cominciare la fase di test prima dell’effettiva operatività. Fortunatamente tutto è andato per il meglio e l’11 Gennaio IXPE ha cominciato la fase scientifica operativa.

Come studiare i raggi X provenienti dallo spazio: il contributo italiano

Il primo obiettivo degli occhi di IXPE è stato Cassiopea A (Cas A); oggi è allo stadio di supernova, un tempo era una stella molto massiccia. Il suo campo energetico è estremamente intenso ed influenza in maniera considerevole anche le particelle che vengono emesse. Capire le caratteristiche degli effetti permetterebbe di risalire alle peculiarità della sorgente emittente, come ad esempio mapparne il campo magnetico.

Obiettivo della prima missione operativa di IXPE: Cassiopea A. Credits: NASA
Obiettivo della prima missione operativa di IXPE: Cassiopea A. Credits: NASA

I raggi X interagiscono con i tre identici telescopi installati su IXPE, vengono poi direzionati in modo da attraversare un particolare gas. Questa interazione produce fotoelettroni che seguono in larga parte la direzione di polarizzazione dei raggi X. Non tutta la radiazione risulta però polarizzata, ciò che non lo è si comporta come rumore di fondo: questo può comportare la necessità di tempi lunghi per il rilevamento.

Il contributo italiano è stato significativo proprio nella realizzazione dell’innovativa tecnologia di rilevazione. Il Gas pixel detector è infatti capace di effettuare un’analisi di due ordini di grandezza più accurata rispetto alla missione Orbiting Solar Observatory (OSO-8). Il software sviluppato permette di determinare grado e angolo della polarizzazione, tempi di arrivo, energia e curva di modulazione. I dati saranno trasmessi più volte al giorno alla stazione di terra dell’ASI “Luigi Broglio”, in Kenya che provvederà poi a distribuirli.

Schema di funzionamento del gas detector. Credits: NASA
Schema di funzionamento del gas detector. Credits: NASA

Alte aspettative per i risultati e non solo… della missione di IXPE

Per la prima volta si misurerà la polarizzazione risolta spazialmente da una sorgente estesa nella banda dei raggi X. La polarimetria X dei resti di supernove ci fornirà indicazione dei siti di accelerazione dei raggi cosmici grazie alla mappatura del campo magnetico. Non sarà Cas A l’unica supernova che Ixpe osserverà. Nel piano si misurerà la polarizzazione della supernova di Tycho (Scoperta da Tycho Brahe nel 1572) e la più debole supernova del 1006

Paolo Soffitta, responsabile scientifico nazionale (principal investigator italiano, Inaf Iaps Roma) di Ixpe per Media INAF
Render dell'osservatorio spaziale IXPE. Credits: NASA
Render dell’osservatorio spaziale IXPE. Credits: NASA

Tutto il team non nasconde le grandi aspettative per questa missione. I risultati potrebbero non solo essere prettamente astrofisici, ma la missione rappresenta un vero e proprio banco di validazione sul campo della nuova tecnologia nello spazio. Un nuovo modo per studiare l’Universo potrebbe arricchire enormemente la nostra conoscenza. Intanto ad oggi, sono previsti almeno due anni di missione. In fondo all’articolo l’interessantissimo video che riassume la storia e il contributo italiano all’osservatorio spaziale IXPE.

“L’inizio delle osservazioni scientifiche di IXPE segna un nuovo capitolo per l’astronomia a raggi X. Una cosa è certa: possiamo aspettarci l’inaspettato”.

Martin Weisskopf, investigatore principale della missione al Marshall Space Flight Center della NASA a Huntsville, Alabama.

Credits: MEDIAINAF TV

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