I due telescopi Magic. Crediti: Daniel López / Instituto de Astrofísica de Canarias
Se un giorno, usciti dall’emergenza coronavirus – speriamo il più presto possibile – decideste di fare un viaggio alle Canarie e di visitare La Palma, una delle sette isole maggiori dell’arcipelago spagnolo, sappiate che, oltre al mare immacolato e alle spiagge mozzafiato, la ridente isola offre anche qualcos’altro: la possibilità di visitare, giunti a 2.200 m s.l.m., i due telescopi Magic. Due telescopi composti ciascuno da due enormi specchi tassellati (fino al 2011 erano i più grandi telescopi per astronomia gamma al mondo) capaci di rivelare la radiazione Cherenkov: la luce prodotta dai fotoni gamma emessi dagli oggetti e dai fenomeni più energetici dell’universo – buchi neri, Agn, resti di supernova, binarie a raggi X e lampi di raggi gamma – quando questi incontrano l’atmosfera terrestre.
Magic sta per Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope, un progetto internazionale che coinvolge diversi paesi al mondo, tra i quali anche l’Italia, che vi partecipa con l’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) e l’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn). Uno fra i ricercatori coinvolti direttamente nella collaborazione è Lucio Angelo Antonelli. Nato e cresciuto a Roma, la sua passione fin da piccolo è stata l’astronomia. Una passione che l’ha portato a iscriversi a fisica alla Sapienza di Roma (a quei tempi nel capoluogo non esisteva la facoltà di astronomia) e a completare gli studi in un momento straordinario: quello a ridosso del lancio di Beppo-Sax, il primo satellite per astronomia X realizzato dall’Italia.
Oggi, oltre a essere direttore della sede Inaf dove è cresciuto, l’Osservatorio astronomico di Roma, Antonelli è responsabile Inaf del progetto Magic. Lo abbiamo raggiunto via Skype nel suo ufficio, dove si reca di tanto in tanto per garantire le attività essenziali dell’osservatorio, per chiedergli un aggiornamento sullo stato di operatività dei due telescopi della collaborazione, Magic I e Magic II, in considerazione del lockdown della Spagna e al blocco della mobilità imposto dal Dpcm italiano “#restoacasa” emanato per rispondere all’emergenza coronavirus.
Direttore, com’è la situazione a La Palma, in questo momento? Cos’è cambiato rispetto a prima che venisse dichiarata l’emergenza?
«A valle dell’annuncio che ha fatto il governo spagnolo venerdì 13 marzo, la cooperazione internazionale che gestisce Magic ha deciso di sospendere le operazioni di presa dei dati. Tuttavia l’attività scientifica continua. In questi anni abbiamo infatti raccolto tanti dati. C’è un sacco di lavoro scientifico da fare, anzi, cogliamo questa occasione per impegnarsi ancora di più nell’analizzare i dati che abbiamo, e nel cercare di tirarne fuori quante più informazioni possibili per pubblicare».
Questo significa che non c’è più nessuno che faccia osservazioni ai telescopi?
«Magic tecnicamente non è un osservatorio, ma un esperimento. Quindi non è ad accesso aperto come lo sono i tipici osservatori, come per esempio il Tng, dove c’è una call for proposal, la comunità risponde chiedendo di avere tempo di osservazione e, dopo averlo ottenuto, manda gli astronomi a fare le osservazioni. Nel caso di Magic, ogni istituto delle varie nazioni che vi partecipano mette a disposizione persone che vanno a fare i turni di presa dati».
Cioè?
«Un turno di presa dati dura 24 notti e va da due giorni dopo la Luna piena a due giorni prima della Luna piena successiva. Questo perché quando c’è la Luna piena il cielo è troppo luminoso per i suoi sensibili fotomoltiplicatori. Queste 24 notti vengono coperte di volta in volta da un gruppo di cinque persone che si raccolgono là a La Palma, vanno su all’osservatorio del Roque de los Muchachos, dove si trovano i telescopi, e si alternano per fare le osservazioni. Quando è arrivata la notizia che anche la Spagna stava bloccando tutte le attività dichiarando l’emergenza, ci siamo posti il problema dell’operatività di Magic e dei cinque ricercatori – Junko Kushida dal Giappone, Alicia López-Oramas dalla Spagna, Chaitanya Priyadarshi dall’India, Jenni Jormanainen dalla Finlandia e Lorenzo Bellizzi dall’Italia – che in quel momento erano proprio lì e che peraltro avevano da poco iniziato il loro turno. Il rischio era che restassero bloccati sull’isola a tempo indefinito».
Il direttore dell’Osservatorio astronomico dell’Inaf di Roma Lucio Angelo Antonelli a La Palma, nelle Isole Canarie (Spagna). Alle sue spalle uno dei due telescopi Magic
Com’è finita?
«Aderendo alla richiesta di adottare misure per il contenimento della diffusione del virus, abbiamo deciso di sospendere le operazioni di presa dati del telescopio. I due telescopi sono così stati messi in sicurezza dai tre fisici che vivono stabilmente lì, mentre i cinque ragazzi sono riusciti a tornare in sicurezza alle loro rispettive città, dove ora continuano a lavorare da remoto sui dati che avevano già acquisito».
Che telescopi sono quelli Magic? Cosa li rende particolari rispetto agli altri?
«I due telescopi Magic, Magic I e Magic II, sono telescopi a luce Cherenkov. Questo vuol dire che non fanno immagini di sorgenti puntiformi poste all’infinito, come fanno tipicamente tutti i telescopi astronomici nelle diverse bande, dai radiotelescopi fino ai telescopi a raggi X, ma raccolgono le immagini della nuvola di luce prodotta dagli sciami di particelle che si propagano nell’atmosfera dopo che la particella primaria che li ha generati, cioè il raggio gamma, ma anche i raggi cosmici provenienti dallo spazio esterno, incide sull’atmosfera. Hanno una configurazione ottica che si chiama Davies-Cotton e prevede uno specchio parabolico che raccoglie la luce e la proietta nel fuoco primario dove è posta la camera di rilevazione. Siccome le immagini che dobbiamo raccogliere, come detto, non sono immagini puntiformi ma immagini di nuvole di luce che si formano tipicamente tra gli 8 e i 12 km di quota nell’atmosfera, non c’è bisogno di ottiche di qualità astronomica: possono essere anche di qualità inferiore, il che ci permette però di fare specchi molto grandi».
Grandi quanto?
«I telescopi Magic hanno specchi da 17 metri di diametro: prima che venisse costruito Hess, i più grandi al mondo. Un altro degli aspetti tipici della configurazione dei telescopi Cherenkov e di Magic è che i due telescopi lavorano in stereoscopia. Questo ci consente di osservare la sorgente, cioè quelle nuvole che si formano come detto intorno ai 12 km di quota, da due punti di vista diversi, permettendo di ricostruire meglio ciò che osserviamo. È come se due persone poste in due punti diversi di una stanza guardassero lo stesso oggetto: i due soggetti vedrebbero due aspetti diversi dello stesso oggetto che messi insieme permettono di migliorare la ricostruzione. In questo modo siamo in grado, oltre che di derivare le informazioni – come il tipo e l’energia – sulla particella che ha generato lo sciame, anche di ricostruire la direzione di provenienza del fotone».
A proposito del numero 17: sono anche gli anni che compie quest’anno la collaborazione. Come li festeggerete?
«Sì, quest’anno spegniamo 17 candeline. Magic è nato nel 2003 con la prima luce del telescopio Magic I, che ha lavorato per tanti anni da solo. Dopo di che, anche grazie all’ingresso dell’Inaf nella collaborazione, è stato possibile realizzare il secondo, Magic II, inaugurato nel 2009. Abbiamo festeggiato i 10 anni e i 15 anni di Magic, ma non festeggeremo i 17. Però contiamo di celebrare i 20 anni dell’esperimento, questo sì. A questo proposito, il collaboration board, l’organo formato da tutti i rappresentanti degli istituti partecipanti all’esperimento (per l’Inaf ci sono io), e che gestisce la collaborazione, ha recentemente rinnovato l’accordo per un ulteriore quinquennio di osservazioni. Questo alla luce del fatto che i telescopi stanno funzionando bene, anzi, siamo in un momento particolarmente roseo. I miglioramenti fatti negli anni passati hanno reso Magic performante come mai prima d’ora. Stiamo ottenendo risultati importanti, per cui abbiamo ritenuto opportuno decidere, sentita la direzione Inaf, di proseguire le attività osservative ratificandole almeno fino al 2025».
Qual è stato il risultato scientifico più importante degli ultimi anni?
«Di risultati scientifici importanti ne abbiamo avuti veramente tanti. Fino al 2000 le sorgenti di raggi gamma conosciute erano meno di una ventina. I telescopi Cherenkov dell’attuale generazione, Magic e Veritas nell’emisfero Nord, e Hess nell’emisfero Sud, hanno fatto sì che queste sorgenti gamma diventassero oltre 200. Magic in particolare ha dato un contributo importantissimo. Ha scoperto ad esempio che la pulsazione della Crab era osservabile fino alle energia del teraelettronvolt, cosa che i modelli delle pulsar e delle stelle di neutroni utilizzati a quei tempi per studiare questi oggetti non prevedevano. Noi li abbiamo osservati. Questo voleva dire che i modelli che si erano seguiti fino a quel momento per studiare questi oggetti andavano modificati. Un altro risultato sicuramente importante è stata l’osservazione di una sorgente gamma associata a una emissione di neutrini».
Cosa significa?
«In pratica, siamo stati in gradi di osservare dei fotoni gamma che arrivavano a noi dalla stessa sorgente (un buco nero supermassivo) dalla quale era stato osservato l’emissione di un neutrino: la prima associazione diretta di una sorgente di neutrini con una sorgente gamma. L’ultimo risultato in ordine di tempo, invece, è stato a gennaio dello scorso anno, quando per la prima volta Magic ha osservato un gamma ray burst alle altissime energie. Un risultato importante per due motivi. Primo, perché ha dimostrato che i Grb effettivamente potevano essere emessi a queste energie, cosa che fino a quel momento non era mai stata osservata. Secondo, perché questa osservazione ci ha permesso di capire meglio qual è la fisica che genera questi lampi che, per quanto oramai siano venti anni che li conosciamo e li studiamo, continuano a essere ancora misteriosi. Infine, la collaborazione Magic ha guidato la campagna di osservazione multifrequenza che ha studiato in tutte le bande, dal gamma al radio, questo Grb, individuando la sorgente associata all’emissione».
Cosa vi aspettate da Magic da qui al 2025?
«Grandi cose. Come ti dicevo l’esperimento non ha mai funzionato tanto bene come sta facendo in questi anni. Quindi, contiamo di continuare ad avere sempre più risultati importanti. Ci sono ancora tanti punti interrogativi sull’universo gamma di altissima energia. Dall’origine dei raggi cosmici ad altissima energia, i cosiddetti “pevatroni”, ai meccanismi di accelerazione delle particelle nei resti di supernova (sorgenti che noi sappiamo emettere raggi gamma ma che ancora non abbiamo osservato), fino alla ricerca indiretta della materia oscura (che ci aspettiamo possa essere fatta da particelle di massa sufficientemente grande da emettere quando decadono alle energie osservabili da Magic), ci sono ancora tante cose da scoprire e tante sfide da raccogliere».
Un’ultima domanda, anzi due, in merito al nemico invisibile che stiamo combattendo, il coronavirus: come pensa che usciremo da questa situazione?
«Come in tutto il resto dell’inaf, l’Osservatorio di Roma è praticamente con più del 95 per cento del personale in telelavoro. Il 100 per cento del personale di ricerca. Questo risultato dimostra che come comunità abbiamo subito capito l’importanza di questo evento che ci sta in qualche modo cadendo addosso. Abbiamo anche avuto la capacità di previsione di quella che poteva essere l’evoluzione, per cui quando sono arrivate le direttive del Ministero non siamo stati colti impreparati. L’Italia secondo me si è mossa bene. Mi rattrista solo vedere che alcuni dei nostri connazionali non abbiano colto quanto siano importanti le regole dettate dal governo. Ad ogni modo, penso che se tutti rispettiamo le regole ne usciremo bene. Abbiamo superato piaghe peggiori».
Per leggere le altre interviste di questa serie dedicata ai telescopi:
- Vai alla pagina Viaggio fra i telescopi nei giorni del coronavirus
Guarda su MediaInaf Tv il servizio del 2016 su Magic: