Tre studenti tra gli ammassi di galassie

Articolo di Edgar Fontana (IV Liceo Scientifico Dante Alighieri), Carlo Panizza e Niccolò Orabona (IV lssa Scuola Europa) a conclusione del progetto PCTO “Sorgenti di fondo in osservazioni XMM-Newton di ammassi di galassie” presso l’Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica cosmica di Milano (INAF IASF Milano); progetto inaugurato quest’anno fra ricerca e comunicazione della scienza. Ringraziamo i ragazzi e le loro scuole di provenienza per questa avventura insieme.

Tutte le storie seguono lo stesso sviluppo, ci dice Joseph Campbell⁽¹⁾Joseph Campbell, L’eroe dai mille volti, Lindau ed., 2016, durante il quale il protagonista affronta un percorso disseminato di ostacoli e il nostro PCTO non fa differenza.
Siamo Edgar, Carlo e Niccolò, studenti di IV liceo appassionati di astrofisica e in questo articolo vi racconteremo la nostra esperienza di PCTO presso l’INAF IASF di Milano svolta dall’8 al 19 maggio 2023. Leggendo questa frase, vi saranno sorti dei dubbi, quali: Avevate già  una preparazione sufficiente per lavorare all’Istituto Nazionale di Astrofisica?, Come si lavora in un centro di ricerca?. Tranquilli, ce lo chiedevamo anche noi prima di cominciare. Ma andiamo con ordine.
Ci siamo presentati il primo giorno con molti dubbi e incertezze: non sapevamo come sarebbero stati i nostri tutor, se avremmo dovuto fare lezione tutto il giorno o che lavoro avremmo effettivamente svolto. Siamo stati accolti da Mariachiara Rossetti, Iacopo Bartalucci e Adamantia Paizis che si sono subito dimostrati simpatici, comprensivi e disponibili.
Il nostro compito era di analizzare immagini ai raggi X raccolte dal telescopio XMM-Newton per identificare possibili ammassi di galassie; ci era salita la pelle d’oca, ma dopo una presentazione teorica e una tecnica, affascinanti assaggi di ciò che avremmo fatto nelle successive due settimane, eravamo ansiosi di provare.
Gli ammassi di galassie sono enormi strutture cosmiche, svariati milioni di anni luce, costituite da numerose galassie (da 50 a 1000 circa), con una massa \(10^{13}-10^{15}\) volte quella del Sole, tenute insieme dalla gravità . Contengono un gas talmente caldo che emette una radiazione più energetica della luce visibile: i raggi X, appunto. Per farvi un’idea, ecco un’immagine molto esemplificativa:

Visti così, senza avere un’infarinatura sull’argomento, sembrano dei colori sparsi a caso, ma grazie alla spiegazione di Mariachiara e Iacopo, abbiamo imparato a lavorarci. L’immagine rappresenta l’emissione ai raggi X dell’ammasso di galassie PSZ2 G218.81+35.51, indicato in figura come “ammasso principale“, e della regione circostante. Al rosso corrisponde un’elevata emissione in X, mentre al viola ne corrisponde una poco intensa.
La prima parte del nostro lavoro consisteva nell’individuare le sorgenti puntiformi di radiazione X che non erano state trovate dall’algoritmo. Ciò serviva a separare l’emissione di singoli oggetti, come galassie o quasar (per esempio quello evidenziato dal cerchio azzurro nell’immagine), da quella dell’ammasso di interesse (in bianco). La seconda parte del lavoro consisteva nell’identificare delle possibili sorgenti estese che poi studiavamo più in dettaglio nel NASA Extragalactic Database (NED) e nell’atlante digitale di immagini Aladin, per avere conferma della loro natura (esempio, in verde in figura mostriamo un secondo ammasso di galassie da noi identificato). Alla fine di ogni giornata ci riunivamo con Mariachiara e Iacopo per discutere di quanto trovato; ed era sempre affascinante localizzare nuovi ammassi e scoprire che erano possibilmente in collisione tra loro.
Dopo aver analizzato 60 immagini come quella indicata sopra, nella seconda settimana ci siamo concentrati sulla comunicazione della scienza. Con Adamantia abbiamo esplorato come presentare il nostro lavoro a diversi tipi di pubblico, a partire da una presentazione che l’ultimo giorno abbiamo esposto a tutti i ricercatori dell’Istituto. Nonostante il carico emotivo, era la prima volta che ci rivolgevamo a un pubblico di esperti, alla fine abbiamo portato con successo davanti ai loro occhi i frutti del nostro lavoro, nella speranza di aver ispirato i presenti a creare nuovi progetti PCTO per ragazzi come noi.
Nonostante nutrissimo dei dubbi sull’utilità  di queste attività  focalizzate alla comunicazione, siamo rimasti sorpresi dalla quantità  di dettagli che abbiamo dovuto curare per la nostra esposizione agli scienziati e dall’utilità  generale che queste competenze avranno nelle nostre vite.
Infine, i nostri tutor ci hanno presentato altri ricercatori dello IASF di Milano specializzati in diversi ambiti: Mauro Fiorini e Michela Uslenghi (strumentazione), Salvatore Incorvaia (officina meccanica), Paolo Franzetti e Marco Fumana (software astronomico), Carmelita Carbone (simulazioni cosmologiche). Ci siamo davvero resi conto di quanto sia vasto e accattivante il mondo della ricerca.
Insomma, abbiamo vissuto un’avventura nel mondo del lavoro istruttiva e più che esaustiva, che ci ha dato un’utilissima esperienza. E proprio per questo, per concludere, vorremmo sottolineare l’utilità  di percorsi di questo tipo, in quanto il progresso scientifico è necessario in ogni suo aspetto e un ambiente stimolante come l’INAF permette di coltivare la passione per la ricerca e di svelare i futuri scienziati che potrebbero nascondersi tra di voi, magari senza saperlo.