Lampi di luce blu al Festival della Scienza di Genova

Aggiornato il 22 Gennaio 2024

Si è da poco conclusa la ventunesima edizione del Festival della Scienza di Genova, che dal 26 ottobre al 5 novembre 2023 ha ospitato un programma denso di eventi per la diffusione della cultura scientifica. Come ogni anno, sono stati proposti laboratori, mostre, spettacoli e conferenze che avevano tutti come denominatore comune il tema: Impronte.
L’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) ha portato al Festival diversi contributi. Studiare l’Universo infatti significa cogliere e interpretare le impronte che il Cosmo ci invia attraverso la radiazione elettromagnetica (luce) e che lasciano la loro traccia sui nostri strumenti. In questo modo possiamo indagare i segreti dell’Universo e aggiungere ogni volta un tassello in più alla nostra conoscenza.
Tra i vari eventi organizzati, vogliamo parlare in particolare della conferenza che come gruppo INDACO (INAF per la Divulgazione di ASTRI e CTA Observatory) abbiamo avuto il piacere di creare e portare al Festival: Lampi di luce blu per studiare l’Universo – L’Italia protagonista dei telescopi Cherenkov. La conferenza si è tenuta il 5 novembre, giorno di chiusura del Festival, presso la Biblioteca Universitaria di Genova e di seguito riportiamo alcuni dei concetti discussi.

Buchi neri, esopianeti, missioni spaziali: come non subirne il fascino, anche grazie alle suggestioni di fantascienza. La fisica dei raggi gamma alle altissime energie – con il suo mondo legato alle particelle accelerate che sfrecciano nel Cosmo e interagiscono con la nostra atmosfera – è invece territorio ancora poco esplorato nell’immaginario collettivo. In questo caso, infatti, le tematiche trattate sono talvolta meno intuitive, i fenomeni fisici nascosti, microscopici, difficilmente visualizzabili. Ma non per questo meno affascinanti: l’astrofisica dei raggi gamma alle altissime energie riguarda il regno dei comportamenti estremi di alcuni oggetti che popolano l’Universo. Rispetto alle altre branche dell’astronomia è una scienza relativamente giovane. I primi tentativi di studiare il Cosmo a energie così alte risalgono agli anni Sessanta del secolo scorso e hanno avuto successo solo alla fine degli anni Ottanta con l’osservazione del resto di supernova nella nebulosa del Granchio. I telescopi utilizzati per vedere la luce così energetica sfruttano il fenomeno noto come luce Cherenkov. L’Universo osservato nei raggi gamma si trasforma in un immenso laboratorio naturale in cui le particelle sono in grado di raggiungere energie ben più elevate di quelle che si possono ottenere con LHC al Cern di Ginevra, l’acceleratore più potente che per ora siamo stati in grado di costruire sulla Terra. Dicendo altissime energie, parliamo di raggi gamma dell’ordine dei Teraelettronvolt (TeV), cioè fotoni mille miliardi di volte più energetici della luce che vediamo con i nostri occhi. Questi fotoni non arrivano direttamente sulla Terra, ma vengono fermati dalla nostra atmosfera. Da questo incontro, grazie alla produzione di una cascata di particelle secondarie nell’aria, si creano dei lampi di luce blu (colorazione tipica della luce Cherenkov). I lampi durano minuscole frazioni di secondo (tipicamente, pochi miliardesimi!) e sono nascosti in mezzo al rumore della luce Cherenkov causata dai raggi cosmici, particelle cariche che pure giungono dallo Spazio e che lasciano un’ulteriore impronta rivelata dai telescopi e che dobbiamo essere in grado di distinguere da quella dei fotoni gamma.
La sfida che avevamo in mente quando abbiamo pensato di proporre la conferenza al Festival della Scienza di Genova era proprio questa: raccontare l’astronomia delle altissime energie attraverso gli occhi di chi si occupa di questi temi tutti i giorni, in particolare raccogliendo la testimonianza di due personalità di spicco dei due strumenti di ultima generazione per studiare la banda del TeV (ASTRI e CTAO). I relatori intervenuti sono Giovanni Pareschi, il Principal Investigator del progetto ASTRI e Roberta Zanin, la Project Scientist del progetto CTAO. Grazie al loro contributo, abbiamo potuto scoprire non solo gli aspetti scientifici dell’astronomia delle altissime energie, ma anche gli aspetti storici, tecnologici e umani che riguardano la ricerca in questo campo.

Le difficoltà di osservazione dei raggi gamma infatti sono diventate una sfida tecnologica per costruire questi telescopi di prossima generazione, che nascono come gruppi di telescopi opportunamente distanziati per compiere osservazioni stereoscopiche. In particolare, per il progetto ASTRI sono in costruzione 9 telescopi a Tenerife, una delle isole delle Canarie (Spagna), mentre CTAO è un progetto che prevede più di 60 telescopi distribuiti in due siti, uno sempre alle Canarie, sull’isola La Palma e l’altro in Cile, nel deserto di Atacama. Ogni telescopio è costituito da specchi tassellati, cioè formati da tanti esagoni più piccoli che poi vengono assemblati per formare lo specchio completo, secondo il disegno immaginato dall’astronomo Italiano di origine ebraiche Guido Horn d’Arturo già negli anni ‘30. Questo tipo di configurazione è molto simile a quella utilizzata anche per il James Webb Telescopi della NASA e per l’Extremely Large Telescope di ESO.
Mettere in opera una schiera di telescopi Cherenkov, che hanno anche dimensioni rilevanti (con diametri tra 4 e 23 metri, come nel caso di CTAO), in un sito porta con sé anche difficoltà dal punto di vista ambientale e umano. È infatti necessario in fase di progettazione tenere conto dell’impatto che questi telescopi avranno nei luoghi di costruzione, per poter minimizzare i problemi legati all’ambiente e conservare l’ecosistema naturale del posto. Per esempio, a Tenerife è stato importante garantire il mantenimento della retama del Teide, una specie di pianta endemica protetta. Anche il fattore umano non è da trascurare, sia a livello delle popolazioni locali che non sempre vedono di buon occhio i cambiamenti portati da costruzioni così importanti, che della gestione delle persone che lavorano al progetto, che provengono da tutto il mondo e hanno quindi bisogni e necessità diverse.

Infine, grazie al contributo dei due ospiti abbiamo anche scoperto che l’Italia è all’avanguardia dal punto di vista dello studio tecnologico e dell’innovazione ingegneristica. Infatti ASTRI è un progetto a guida italiana, che nasce come progetto del MUR (Ministero dell’Università e della Ricerca) e guidato dall’INAF, mentre CTAO è un progetto internazionale, in cui però l’Italia ha un ruolo fondamentale, tanto che il la sede direzionale del progetto è situata a Bologna.
Ringraziamo quindi Roberta Zanin e Giovanni Pareschi per essere intervenuti e averci svelato queste e tante altre curiosità sul mondo dei telescopi Cherenkov e i loro lampi di luce blu. Ringraziamo anche il pubblico presente in sala, che con le sue domande ha contribuito ad arricchire la conversazione.

 
 
Seguite questi due progetti nelle loro pagine social ASTRI e CTAO, per seguire la costruzione dei telescopi e l’inizio delle osservazioni dell’Universo energetico.