La sonda Einstein, uno sforzo congiunto di CAS, ESA e MPE, utilizzerà la tecnologia avanzata a raggi X per studiare i fenomeni celesti, contribuendo in modo significativo alla nostra comprensione della fisica delle alte energie dell’universo.
La sonda Einstein Probe dell’Accademia cinese delle scienze (CAS) è pronta per il lancio nel gennaio 2024. Dotata di una nuova generazione di strumenti a raggi X ad alta sensibilità e con una visione molto ampia, questa missione esplorerà il cielo alla ricerca di potenti esplosioni di Luce a raggi X proveniente da misteriosi oggetti celesti come stelle di neutroni e buchi neri.
Einstein Probe è una collaborazione guidata da CAS con l’Agenzia spaziale europea (ESA) e l’Istituto Max Planck per la fisica extraterrestre (MPE), Germania.
In cambio del contributo allo sviluppo di questa missione e alla definizione dei suoi obiettivi scientifici, l’ESA avrà accesso al 10% dei dati generati dalle osservazioni della sonda Einstein.
“Grazie al suo design innovativo, la sonda Einstein può monitorare ampie zone del cielo a colpo d’occhio. In questo modo possiamo scoprire molte nuove fonti e allo stesso tempo studiare il comportamento della luce a raggi X proveniente da oggetti celesti conosciuti per lunghi periodi”, ha affermato Erik Kuulkers, scienziato del progetto Einstein Probe dell’ESA. “Il cosmo è il nostro unico laboratorio per indagare i processi più energetici. Missioni come Einstein Probe sono essenziali per far avanzare la nostra comprensione di questi processi e per saperne di più sugli aspetti fondamentali della fisica delle alte energie”.
Tenendo d’occhio il cielo a raggi X
A differenza delle stelle che punteggiano il nostro cielo di notte e segnano in modo affidabile le costellazioni, la maggior parte degli oggetti cosmici che brillano nei raggi X sono altamente variabili. Si illuminano e si attenuano continuamente e, in molti casi, appaiono brevemente prima di scomparire per lunghi periodi (quindi vengono chiamati transitori) o per sempre.
Alimentata da tumultuosi eventi cosmici, la luce dei raggi X proveniente da fonti astronomiche è molto imprevedibile. Tuttavia, contiene informazioni fondamentali su alcuni degli oggetti e dei fenomeni più enigmatici del nostro Universo. I raggi X sono associati a collisioni tra stelle di neutroni, esplosioni di supernova, materia che cade su buchi neri o stelle iperdense, o particelle ad alta energia emesse da dischi di materiale ardente che circondano oggetti esotici e misteriosi.
La sonda Einstein migliorerà la nostra comprensione di questi eventi cosmici scoprendo nuove fonti e monitorando la variabilità degli oggetti che brillano nei raggi X in tutto il cielo.
La capacità di individuare regolarmente nuove sorgenti di raggi X è fondamentale per far avanzare la nostra comprensione dell’origine delle onde gravitazionali. Quando due oggetti massicci iperdensi, come due stelle di neutroni o buchi neri, si scontrano, creano onde nel tessuto dello spaziotempo che viaggiano su distanze cosmiche e ci raggiungono. Diversi rilevatori sulla Terra sono ora in grado di registrare questo segnale, ma spesso non riescono a localizzarne la fonte.
Se sono coinvolte stelle di neutroni, questo fenomeno cosmico è accompagnato da un’enorme esplosione di energia in tutto lo spettro della luce, e soprattutto nei raggi X. Consentendo agli scienziati di studiare tempestivamente questi eventi di breve durata, la sonda Einstein ci aiuterà a identificare l’origine di molti degli impulsi delle onde gravitazionali osservati sulla Terra.
Occhi di aragosta nello spazio
Per raggiungere tutti i suoi obiettivi scientifici, la sonda Einstein Probe è dotata di una nuova generazione di strumenti ad alta sensibilità e in grado di osservare vaste aree del cielo: il telescopio a raggi X a campo ampio (WXT) e il Follow-up Telescopio a raggi X (FXT).
WXT ha un design modulare ottico che imita gli occhi di un’aragosta e utilizza l’innovativa tecnologia Micro Pore Optics. Ciò consente allo strumento di osservare 3600 gradi quadrati (quasi un decimo della sfera celeste) in un colpo solo. Grazie a questa capacità unica, la sonda Einstein può tenere d’occhio quasi l’intero cielo notturno in tre orbite attorno alla Terra (ogni orbita dura 96 minuti).
Nuove sorgenti di raggi X o altri eventi interessanti rilevati da WXT vengono quindi presi di mira e studiati in dettaglio con il più sensibile FXT. Fondamentalmente, la navicella spaziale trasmetterà anche un segnale di allarme per attivare altri telescopi sulla Terra e nello spazio che operano ad altre lunghezze d’onda (dalla radio ai raggi gamma). Indicheranno rapidamente la nuova fonte per raccogliere preziosi dati multi-lunghezza d’onda, consentendo così uno studio più approfondito dell’evento.
Contributo europeo
L’ESA ha svolto un ruolo importante nello sviluppo della strumentazione scientifica della sonda Einstein. Ha fornito supporto per testare e calibrare i rilevatori di raggi X e l’ottica di WXT. L’ESA ha sviluppato l’assemblaggio dello specchio di uno dei due telescopi FXT in collaborazione con MPE e Media Lario (Italia).
Il gruppo specchio FXT si basa sul design e sulla tecnologia della missione XMM-Newton dell’ESA e del telescopio a raggi X eROSITA. MPE ha contribuito all’assemblaggio dello specchio per l’altro telescopio di FXT e ha sviluppato i moduli rilevatori per entrambe le unità di FXT. L’ESA ha inoltre fornito il sistema per deviare gli elettroni indesiderati lontano dai rilevatori (il deviatore di elettroni).
Nel corso della missione, le stazioni di terra dell’ESA verranno utilizzate per facilitare il download dei dati dalla navicella spaziale.
La flotta di missioni ad alta energia dell’ESA
L’ESA ha una lunga storia nel progresso dell’astronomia delle alte energie. XMM-Newton e Integral hanno analizzato l’Universo nei raggi X e nei raggi gamma per oltre due decenni, portando a grandi progressi in questo campo. L’ESA sta inoltre prendendo parte alla missione X-Ray Imaging and Spectroscopy ( XRISM ), guidata dalla Japan Aerospace Exploration Agency ( JAXA ) in collaborazione con la NASA, lanciata nell’estate 2023.
“Le capacità della sonda Einstein sono altamente complementari agli studi approfonditi delle singole fonti cosmiche consentiti dalle altre missioni. Questo rilevatore di raggi X è anche il precursore ideale della missione New Athena dell’ESA, attualmente in fase di studio e destinata a diventare il più grande osservatorio di raggi X mai costruito”, ha concluso Erik.
