Lo scorso 28 febbraio l’osservatorio spaziale INTEGRAL dell’ESA ha concluso le sue osservazioni scientifiche. Nel corso dei suoi 22 anni nello spazio INTEGRAL ha ridefinito la nostra comprensione dei fenomeni più spettacolari dell’universo. L’osservatorio per le alte energie ha giocato un ruolo fondamentale nel rivelare la natura delle esplosioni cosmiche conosciute come “lampi gamma” (Gamma Ray Burst – GRB) e l’origine degli eventi che danno vita alle onde gravitazionali. Recentemente INTEGRAL ha fornito informazioni uniche su come le esplosioni termonucleari guidano le emissioni delle stelle di neutroni e ha catturato il gigantesco brillamento di una stella magnetar extragalattica.
Il satellite INTEGRAL venne lanciato il 17 ottobre 2002 dal cosmodromo di Bajkonur, in Kazakistan, per una missione dedicata all’osservazione dei fenomeni più energetici del cosmo.
«Per oltre due decenni INTEGRAL ci ha dimostrato ripetutamente quanto sia importante osservare l’universo nella luce gamma» ha osservato Jan-Uwe Ness, Project Scientist di INTEGRAL per ESA. «Alcuni dei brillamenti associati con gli eventi fisici più estremi del nostro universo possono essere compresi pienamente solo osservando la radiazione che viene dal centro vero e proprio dell’esplosione, cioè i raggi gamma».
A differenza della luce visibile e dalle onde radio provenienti dallo spazio, che possono essere studiate da terra, i raggi gamma cosmici possono essere osservati solo fuori dall’atmosfera terrestre, che agisce da scudo e ci protegge dai loro effetti dannosi.
«INTEGRAL ha trasformato la nostra comprensione delle dinamiche dell’universo delle alte energie e della fisica in condizioni estreme» ha aggiunto la professoressa Carole Mundell, capo del Direttorato di Scienza dell’ESA. «Le eccellenti performance di INTEGRAL e dei suoi strumenti sono la testimonianza della qualità della tecnologia sviluppata dalla comunità scientifica europea e della sua industria aerospaziale dell’inizio del nuovo millennio, e della bontà del team scientifico e di controllo che ha gestito il satellite dal suo lancio. Congratulazioni a tutte queste comunità per la loro dedizione e per i risultati raggiunti».
Nuove scoperte e comprensione di fenomeni misteriosi
Le osservazioni di INTEGRAL sono state fondamentali per risolvere il mistero dei lampi gamma (GRB), i potenti lampi di luce energetica che si manifestano in zone imprevedibili del cielo circa una volta al giorno. Questi fenomeni possono avere una luminosità pari a tutte le altre sorgenti di raggi gamma messe insieme. Gli scienziati riconducono l’origine dei GRB più perduranti, cioè che durano diversi secondi, al collasso incontrollato di stelle massicce che diventano supernove, mentre i lampi più brevi sono dovuti a buchi neri e stelle di neutroni che si scontrano tra loro.
Jan-Uwe Ness ha osservato: «INTEGRAL si è dimostrato perfetto per svolgere compiti che non previsti nella progettazione della missione. Un esempio è stata la sua capacità di rintracciare in cielo le fonti emissive di onde gravitazionali e di neutrini ad alta energia che erano inizialmente stati osservati con strumenti specializzati a terra». Quando INTEGRAL fu lanciato gli scienziati non erano nemmeno sicuri che le onde gravitazionali potessero essere rilevate direttamente. Infatti la prima osservazione di queste elusive increspature nello spaziotempo è stata effettuata 13 anni dopo il lancio di INTEGRAL dai rilevatori di onde gravitazionali LIGO negli Stati Uniti, nel 2015.
«Sono rimasto sbalordito dai nuovi, entusiasmanti risultati degli ultimi due anni. INTEGRAL ha catturato il più potente lampo gamma mai osservato, tanto che l’esplosione ha avuto un impatto sullo strato di ozono dell’atmosfera» ha continuato Jan-Uwe Ness. «Questo GRB è avvenuto in una galassia che dista quasi due miliardi di anni luce, ed è sconcertante pensare che la Terra possa essere influenzata da un evento proveniente da un angolo tanto remoto dell’universo e avvenuto due miliardi di anni fa».
Altre due recenti scoperte sono consistite nella rara esplosione di una magnetar che ha emesso tanta energia quanta ne produce il nostro Sole in mezzo milione di anni, e nell’osservazione che particolari esplosioni termonucleari influenzano i getti di particelle emessi dalle stelle di neutroni.
Gli “occhi” di INTEGRAL sull’universo
Al momento del lancio, INTEGRAL era l’osservatorio di raggi gamma più avanzato esistente, e il primo osservatorio spaziale in grado di osservare fenomeni celesti simultaneamente nei raggi gamma, nei raggi X e nella luce visibile.
Tre caratteristiche della strumentazione di INTEGRAL hanno reso possibili queste numerose scoperte: un campo visivo molto ampio che copre circa 900 gradi quadrati del cielo nei raggi X e gamma più energetici; la capacità di ottenere, simultaneamente, immagini e spettri dettagliati alle più alte energie (IBIS e SPI); e la capacità degli strumenti nei raggi X (JEM-X) e in ottico (OMC) di supportare l’individuazione precisa delle sorgenti di raggi gamma.
I due strumenti principali di INTEGRAL sono IBIS e SPI, entrambi operanti nella fascia dei raggi gamma e supportati da due strumenti, JEM-X e OMC operanti, rispettivamente, nei raggi X e nella banda ottica. IBIS è un imager per raggi gamma con energie comprese tra 15 keV e 10 MeV; SPI è uno spettrometro sensibile a raggi gamma tra 20 KeV e 8 MeV. I due sensori di JEM-X sono sensibili ai raggi X nelle energie comprese tra 4 e 35 keV, mentre OMC è un sensore ottico per la banda tra 500 e 580 nm. Tutti e quattro gli strumenti sono co-allineati e osserveranno la stessa regione del cielo simultaneamente. Ciò consente agli scienziati di identificare chiaramente le sorgenti di raggi gamma, una caratteristica fondamentale nello studio dei processi ad alta energia. Un ulteriore dispositivo, IREM, pur non essendo un vero e proprio strumento scientifico ha fornito dati sull’ambiente operativo del satellite, monitorando la quantità di particelle cariche attorno alla Terra durante i ripetuti attraversamenti delle fasce di Van Allen da parte di INTEGRAL lungo la sua orbita, e assicurando che gli strumenti operanti ad alta tensione venissero riconfigurati adeguatamente per passare indenni il perigeo.
Tutti gli strumenti di INTEGRAL sono stati forniti da collaborazioni internazionali che comprendono molti istituti scientifici negli stati membri dell’ESA, Stati Uniti, Russia, Repubblica Ceca e Polonia. I principali ricercatori in diversi paesi europei hanno guidato collaborazioni finanziate a livello nazionale.
La missione volge al termine
«Dopo 2.886 orbite e 22 anni di osservazione delle profondità del nostro cosmo, gli strumenti di INTEGRAL smetteranno di raccogliere dati scientifici. L’eredità dell’osservatorio di raggi gamma dell’ESA servirà gli scienziati per molti altri anni a venire», conclude Matthias Ehle, responsabile della missione di INTEGRAL di ESA. «La ricchezza di dati raccolti in due decenni sarà conservata nell’archivio INTEGRAL Science Legacy. Sarà essenziale per future ricerche e per ispirare una nuova generazione di astronomi e ingegneri a sviluppare nuove entusiasmanti missioni».
Dopo la fine delle sue osservazioni scientifiche, il satellite continuerà a orbitare attorno alla Terra per altri quattro anni. Gli ingegneri dell’ESA monitoreranno il satellite fino al suo rientro nell’atmosfera terrestre, previsto per l’inizio del 2029. Grazie a una particolare manovra orbitale eseguita nel 2015, l’ingresso del satellite nell’atmosfera rispetterà l’impegno dell’ESA di ridurre al minimo i detriti spaziali.
Fonti: ESA
