Anche la Cina a caccia delle onde gravitazionali

La missione Chang’e-5 della China National Space Administration, che si appresta a riportare le rocce lunari sulla Terra la prossima settimana, ha conquistato le prime pagine dei giornali in tutto il mondo.
La sonda, dopo aver percorso circa 380 mila km, sfrutterà un rimbalzo sull’atmosfera terrestre per rallentare la sua corsa prima di liberare la capsula contenente il prezioso carico, che guidata da un paracadute atterrerà nella steppa della Mongolia interna, dove in passato sono atterrati gli equipaggi delle capsule Shenzhou.
Anche l’altra agenzia spaziale cinese, il National Space Science Center (NSSC) dell’Accademia cinese delle scienze (CAS), sta facendo parlare di se: proprio dopo le 4 del mattino, ora locale, ha lanciato oggi il suo Gravitational Wave High-energy Electromagnetic Controparte All-sky Monitor (GECAM) dal Xichang Satellite Launch Center nella provincia di Sichuan.
I due piccoli satelliti GECAM, alti appena 130 centimetri e del peso di 150 chilogrammi, si trovano ora in orbite identiche alte 600 chilometri, ma su lati opposti della Terra. Da questa posizione registrano i lampi di raggi gamma che vengono emessi dalla fusione di oggetti ultradensi, eventi che generano onde gravitazionali, increspature nello spazio-tempo che viaggiano nell’universo alla velocità della luce. Nel 2017, gli astronomi hanno registrato questi eventi, quando una coppia di stelle di neutroni, nuclei ultradensi residuo delle esplosioni di supernova, hanno rilasciato detriti che brillavano a più lunghezze d’onda. Si ritiene inoltre che la fusione di una stella di neutroni e di un buco nero generi onde elettromagnetiche e gravitazionali. Ma se una fusione di due buchi neri debba produrre qualche tipo di radiazione è una questione aperta, afferma Xiong Shaolin, astrofisico dell’Istituto di fisica delle alte energie di CAS e primo ricercatore di GECAM. “La maggior parte dei fisici teorici ritiene che la risposta sia no, ma sempre più persone credono che in alcune circostanze una fusione di due buchi neri possa produrre emissioni elettromagnetiche, inclusi lampi di raggi gamma”, afferma Shaolin.
Lavorando in coppia, i due satelliti GECAM possono monitorare l’intero cielo, rintracciando ogni sorgente di un lampo gamma da una qualsiasi posizione. Gli osservatori di raggi gamma esistenti, come il Neil Gehrels Swift Observatory della NASA e il Fermi Gamma-ray Space Telescope, hanno solo una vista parziale del cielo e talvolta sono bloccati dalla Terra, afferma Gemma Anderson, astronomo della Curtin University. “GECAM copre tutto il cielo”, afferma. Inoltre, Swift e Fermi sono ottimizzati per catturare i lampi di raggi gamma più lunghi e ad alta energia che provengono dal collasso di stelle massicce. La gamma di energia di osservazione di GECAM si estende fino a 6 kiloelettronvolt, inferiore a Swift e Fermi, il che potrebbe essere un vantaggio per individuare i lampi di raggi gamma “più morbidi” che vengono associati alle onde gravitazionali, afferma Xiong.
D’altra parte, le due missioni della NASA, dopo aver localizzato i lampi con i loro monitor ad ampio campo, possono zoomare con strumenti a campo stretto per studiare il bagliore residuo della raffica nei raggi gamma e ad altre lunghezze d’onda. Con solo il suo monitor all-sky, GECAM contatterà rapidamente altri strumenti terrestri e spaziali in modo che possano osservare il bagliore residuo.
Péter Mészáros, astrofisico teorico della Pennsylvania State University, University Park, afferma che GECAM è qualcosa a cui guardare con impazienza. Swift e Fermi stanno invecchiando. Swift è stato lanciato nel 2004 per una missione programmata di 2 anni; Fermi, in orbita dal 2008, avrebbe dovuto fornire dai 5 ai 10 anni di servizio. I due satelliti sono ancora operativi, ma serve comunque qualcosa di nuovo. Avere un altro rilevatore di lampi di raggi gamma in orbita è importante, afferma Mészáros, perché GECAM spiega “dovrebbe continuare a funzionare anche dopo l’eventuale morte di Swift”.
GECAM è stato rapidamente proposto dopo che Xiong e i suoi colleghi hanno intravisto un’opportunità nel 2016, un mese dopo che i rilevatori di onde gravitazionali negli Stati Uniti hanno fatto la storica scoperta di una fusione di un buco nero. La missione conferisce alla Cina un ruolo di assoluto primo piano in quella che viene chiamata astronomia multimessenger, che si basa sulla raccolta di informazioni complementari trasportate da fotoni, onde gravitazionali, neutrini e raggi cosmici che possono essere emessi simultaneamente da eventi cosmici. Nel caso delle onde gravitazionali, ad esempio, i segnali elettromagnetici aggiuntivi possono contribuire a distinguere le fusioni di stelle di neutroni dalle combinazioni  buco nero-stella di neutroni, spiega Anderson.
Il team di Xiong ha ricevuto un finanziamento nell’ambito di un piano quinquennale da 4 miliardi di yuan (610 milioni di dollari) attraverso il quale NSSC sostiene quattro missioni scientifiche spaziali. Oltre a GECAM, NSSC sta sviluppando la sonda Einstein, che studierà il cielo alla caccia di raggi X a bassa energia associati a violenti fenomeni cosmici; l’Advanced Space-based Solar Observatory, in grado di monitorare il campo magnetico del Sole e osservare i brillamenti solari; e Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer, una missione congiunta CAS e Agenzia spaziale europea per l’immagine della magnetosfera terrestre. Le date di lancio non sono state ancora fissate.
Fonte: https://www.sciencemag.org/news/2020/12/china-launches-gamma-ray-hunting-satellites-trace-sources-gravitational-waves