Il telescopio pSct installato nel sito dell’osservatorio Veritas, in Arizona, negli Stati Uniti
Il telescopio pSct, un prototipo di telescopio di tipo Schwarzschild-Couder dell’osservatorio di prossima generazione Cherenkov Telescope Array (Cta), ha osservato la sua prima sorgente gamma, grazie a soluzioni tecnologiche innovative sviluppate in Italia dall’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), e dall’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn).
Inaugurato il 17 gennaio 2019 all’osservatorio Veritas (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) in Arizona, Stati Uniti, dopo aver rivelato, ad appena una settimana dalla sua accensione, i primi lampi di luce ultravioletta prodotti dal passaggio di raggi cosmici carichi in atmosfera, il pSct ha registrato, nel corso della campagna osservativa condotta tra gennaio e febbraio di quest’anno, il suo primo segnale di raggi gamma, fotoni di altissima energia provenienti dalla Nebulosa del Granchio. La Nebulosa del Granchio, ovvero ciò che rimane dell’esplosione, osservata nell’anno 1054 d.c., di una grande stella situata a 6.500 anni luce da noi, è uno degli oggetti del cielo più brillanti alle alte energie dello spettro elettromagnetico, ed è utilizzato come sorgente di riferimento in astronomia gamma.
«La rivelazione da parte del pSct della Nebulosa del Granchio rappresenta un risultato importantissimo per l’intera comunità dell’astrofisica gamma delle alte energie», commenta Riccardo Paoletti dell’Università di Siena, responsabile nazionale delle attività di Cta per l’Infn, «perché dimostra che le nuove tecnologie sviluppate e adoperate in questo telescopio permetteranno di studiare il cielo gamma con una precisione senza precedenti, aprendo le porte a nuove scoperte nell’astrofisica gamma per svelare ad esempio i misteri della fisica dei buchi neri e della materia oscura e rappresentando una nuova preziosa risorsa per l’astronomia multimessaggera».
Il telescopio pSct è il più grande telescopio Schwarzschild-Couder finora realizzato: è disegnato su di un’ottica cosiddetta dual-mirror, con grandi specchi di 9,7 e 5,4 metri di diametro. Sarà ottimizzato per rivelare raggi gamma in un intervallo energetico tra 100 gigaelettronvolt (GeV) e 10 teraelettronvolt (TeV), ovvero una radiazione elettromagnetica approssimativamente mille miliardi di volte più intensa di quella visibile.
«La tecnologia a doppio specchio consente la focalizzazione delle immagini su una superficie ridotta rispetto a un telescopio delle stesse dimensioni a singolo specchi», spiega Giovanni Pareschi dell’Inaf – Osservatorio di Brera di Milano. «Gli avanzamenti tecnologici sviluppati presso l’Inaf, in collaborazione con le industrie italiane Media Lario e Zaot, hanno permesso di replicare il successo ottenuto con il telescopio Astri-Horn, il primo ad aver dimostrato con successo lo schema a doppio specchio nell’ambito dell’astronomia Cherenkov, configurazione ora adottata per il mini-array Astri e, nel consorzio Cta, per parte dei telescopi. Gli specchi di pSct sono stati prodotti in Italia proprio con la tecnica di replica di vetri sottili con il contributo dell’Inaf».
Elemento distintivo di pSct è una camera a elevata densità di pixel, costituiti da fotomoltiplicatori al silicio, che consente di avere una risoluzione angolare tra le migliori mai raggiunte per telescopi di queste dimensioni.
«Abbiamo contributo alla realizzazione dei fotosensori, dell’elettronica di lettura della camera, fino allo sviluppo del software di analisi, mentre i fotomoltiplicatori al silicio sono stati sviluppati dalla Fondazione Bruno Kessler (Fbk) di Trento in collaborazione con l’Infn. Non possiamo quindi che essere molto soddisfatti per questa conferma della nostra tecnologia del telescopio pSct», sottolinea Francesco Giordano dell’Università di Bari, responsabile italiano del progetto Sct.
La collaborazione Sct è composta da un consorzio internazionale di università americane, istituti tedeschi, messicani e giapponesi e, per l’Italia, dall’Inaf e dall’Infn, che finanziano il progetto assieme alla National Science Foundation americana.
Sono molti i giovani che hanno partecipato al progetto e stanno seguendo le varie parti di costruzione e analisi dati. «Ho avuto la possibilità di seguire tutte le fasi del progetto negli ultimi anni, dal test del singolo sensore nei laboratori dell’Infn fino all’assemblaggio e all’installazione sulla camera nei laboratori dell’Università del Wisconsin a Madison (Usa) e sul telescopio in Arizona», commenta Leonardo Di Venere, ricercatore della sezione Infn di Bari. «È elettrizzante vedere come il lavoro e i miglioramenti apportati nel corso degli anni ci hanno permesso di raggiungere questo importante obiettivo».
Attualmente, il piano focale del prototipo Sct è equipaggiato con solamente il settore centrale (1600 pixel) ma già si sta lavorando a un piano di potenziamento della camera con l’obiettivo di completare l’intero piano focale per un totale di 11.328 pixel e un grande campo di vista di 8°, portando l’attuale prototipo al massimo delle sue possibilità.
Questo risultato è fondamentale per le prospettive del progetto Sct e per l’osservatorio Cta. «Il telescopio pSct conferma, assieme ai telescopi Sst, il potenziale delle nuove tecnologie sviluppate dall’Inaf e dell’Infn, che consentiranno alla comunità italiana di essere protagonista in Cta», conclude Patrizia Caraveo dell’Inaf-Iasf di Milano.