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Fermi tutto!

Servizio di Stefano Parisini Crediti video: NASA Goddard Space Flight Center, NASA/DOE/LAT Collaboration Musica: Expanding Shell - Lars Leonhard Dai brillamenti solari ai getti dei buchi neri: il telescopio spaziale per raggi gamma Fermi della Nasa ha prodotto un’animazione che rappresenta dinamicamente il cielo ad alta energia, comprimendo 14 anni di osservazioni dello strumento Lat, Large Area Telescope, in cinque minuti. Lat è lo strumento principale della missione Fermi, e rileva l'intero cielo ogni poche ore. Grazie a questo, può osservare sorgenti che variano su scale di tempo da una frazione di secondo ad anni. Il video presenta due tipi di mappe: una in coordinate galattiche, dove la Via Lattea appare come una sottile banda al centro dell'immagine, una proiezione spesso usata nell’ottico. La Via Lattea nei raggi gamma ha un aspetto simile, ma rappresenta diversi tipi di oggetti. L'altra prospettiva, con una vista verso l'alto e una verso il basso dalla galassia, ci offre una visione molto migliore di tutte le sorgenti gamma al di fuori della nostra galassia, nell'universo lontano. In questa mappa del cielo in raggi gamma, i toni del blu, del rosso e del giallo rappresentano diversi livelli di intensità. Fermi non è infatti un fotografo, come Hubble o Webb, ma uno strumento che conteggia fotoni. Queste mappe vengono appunto create sommando tutti i fotoni raccolti in un dato periodo, per esempio in quattro giorni. I colori scelti per rappresentare la quantità di fotoni sono ovviamente arbitrari. Le sorgenti circolari che si vedono nel piano galattico sono in realtà singoli oggetti, di cui la maggior parte sono pulsar, stelle di neutroni in rapida rotazione, che in realtà variano, pulsando su scale temporali che vanno da centinaia di volte al secondo a diversi secondi. Si notano sorgenti sia sopra che sotto il piano galattico: si tratta in gran parte di blazar, buchi neri super-massicci, con una massa da milioni a miliardi di volte superiore a quella del nostro Sole. Risiedono al centro di una galassia attiva, dove stelle e gas vi ricadono dentro generando sistemi caotici che proiettano nello spazio giganteschi getti di plasma. I blazar, quindi, si accendono e si spengono, e questa è in realtà la fonte di molta della variabilità che si vede nel corso del filmato. Un gruppo di scienziati di Fermi è dedicato specificamente allo studio dei brillamenti. Il loro lavoro consiste nell'esaminare ogni giorno i dati che arrivano da Fermi e cercare e catalogare queste fonti di brillamento. Per le sorgenti più interessanti, si avvisano subito gli altri telescopi spaziali e terrestri, che nel minor tempo possibile dovrebbero andare a osservare lo stesso punto nel cielo, in modo da poter comprendere meglio questi improvvisi scoppi di energia. Le strane discontinuità che si notano in queste immagini sono periodi mancanti di dati, riempiti utilizzando fotogrammi precedenti o successivi per mantenere la continuità. Se si osserva attentamente, si nota una sorgente che non è come le altre, ma si muove e a volte diventa più luminosa, altre volte più debole. Si tratta del Sole, una sorgente interessante nei raggi gamma. In questa banda non è la sorgente più luminosa nel cielo, come lo è nell'ottico, ma è prominente nel suo stato di quiescenza, in cui vediamo solo i raggi cosmici che interagiscono con l'atmosfera solare. Lo vediamo anche quando ci sono brillamenti solari. Quel lampo luminoso era uno spettacolare brillamento solare. Potreste aver notato molte variazioni nel cielo nel corso del tempo. Non è che la galassia in sé diventi più luminosa o più debole, è che Fermi, quando rileva il cielo, per motivi tecnici non lo fa in modo del tutto uniforme. Nel corso di molti anni, si è andata accumulando un'esposizione molto bella e uniforme del cielo, ma quando si guarda a brevi intervalli di tempo, si vedono le variazioni nella rilevazione, non variazioni effettive nel cielo. Per le singole sorgenti, si tratta invece di variazioni reali. Lo schema di esposizione del cielo sembra cambiare un po' a partire dal 2018. Ciò è dovuto a un problema hardware, per cui uno dei pannelli solari ha smesso di ruotare. È ancora perfettamente funzionante e Fermi ha energia sufficiente per navigazione e strumenti. Questo comporta, però, che il modo in cui Fermi osserva il cielo e i tempi in cui effettua le rilevazioni sono un po' cambiati. Nella mappa costruita in 14 anni ci sono oltre 7.000 sorgenti totali. Quasi 4.000 di queste sono galassie attive, i blazar. Ci sono diverse centinaia di pulsar e in totale qualcosa come 2.000 di queste sorgenti sono variabili. Questo video che mostra i primi 14 anni di osservazioni di Fermi è anche un auspicio per il futuro. Il satellite Nasa continua a osservare il cangiante cielo gamma ogni giorno, e speriamo che continui a farlo per molti anni nel futuro. --- MediaInaf Tv è il canale YouTube di Media Inaf (http://www.media.inaf.it/)