Il satellite Einstein Probe dell’Accademia Cinese delle Scienze (CAS) è pronto per il lancio nel gennaio 2024. Dotata di una nuova generazione di strumenti a raggi X ad alta sensibilità e con una visuale molto ampia, questa missione monitorerà il cielo e andrà a caccia di potenti esplosioni di luce a raggi X provenienti 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 il Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (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 di Einstein Probe.
“Grazie al suo design innovativo, Einstein Probe è in grado di monitorare grandi aree del cielo in un colpo d’occhio. In questo modo possiamo scoprire molte nuove sorgenti, e allo stesso tempo studiare su lunghi periodi il comportamento della luce X proveniente da oggetti celesti conosciuti“, afferma Erik Kuulkers, Einstein Probe Project Scientist dell’ESA. “Il cosmo è il nostro unico laboratorio per indagare i processi fisici più estremi. Missioni come Einstein Probe sono essenziali per la comprensione di questi processi e per saperne di più sugli aspetti fondamentali della fisica ad alta energia“.
Tenere d’occhio il cielo a raggi X
A differenza delle stelle che punteggiano il cielo notturno e segnano in modo affidabile le costellazioni, la maggior parte delle sorgenti ai raggi X è altamente variabile. L’intensità della luce di questi oggetti muta continuamente, e molte sorgenti X compaiono brevemente in cielo prima di scomparire per lunghi periodi (sorgenti transitorie) o per sempre.
Alimentata dagli eventi cosmici più tumultuosi, la luce a raggi X proveniente da sorgenti astronomiche è spesso imprevedibile. Tuttavia, contiene informazioni fondamentali su alcuni degli oggetti e 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 iper-dense, o particelle ad alta energia che vengono espulse da dischi di materiale ardente che circondano tali oggetti esotici e misteriosi.
Einstein Probe aiuterà a migliorare la nostra comprensione di questi eventi cosmici scoprendo nuove sorgenti e monitorando la variabilità degli oggetti che brillano nei raggi X in tutto il cielo.
La capacità di localizzare nuove sorgenti X è fondamentale per individuare l’origine delle onde gravitazionali. Quando due oggetti massicci iper-densi come due stelle di neutroni o buchi neri si schiantano, creano onde nel tessuto dello spazio-tempo che si propagano attraverso le distanze cosmiche arrivando fino a noi. Diversi rivelatori sulla Terra sono ora in grado di registrare questo segnale, ma spesso non riescono a localizzarne la sorgente. Se sono coinvolte stelle di neutroni, un tale “incidente cosmico” è accompagnato da un’enorme esplosione di energia a tutte le lunghezze d’onda dello spettro della luce, e soprattutto nei raggi X. Consentendo agli scienziati di studiare rapidamente questi eventi di breve durata, Einstein Probe ci aiuterà a identificare l’origine di molti eventi di onde gravitazionali che vengono registrati dagli strumenti a terra.
“Occhi di aragosta” nello Spazio
Per raggiungere tutti questi obiettivi scientifici, la missione Einstein Probe è dotata di una nuova generazione di strumenti ad alta sensibilità e la capacità di osservare ampie aree del cielo: il Wide-field X-ray Telescope (WXT) – telescopio a raggi X ad ampio campo) – e il Follow-up X-ray Telescope (FXT) – telescopio a raggi X di follow-up.
WXT ha un design ottico modulare che si ispira all’anatomia degli occhi di un’aragosta e utilizza l’innovativa tecnologia Micro Pore Optics. Questo permette allo strumento di osservare 3600 gradi-quadrati (quasi un decimo della sfera celeste) in un colpo solo. Grazie a questa capacità, Einstein Probe può tenere d’occhio quasi tutto il cielo notturno in tre orbite intorno alla Terra (ciascuna orbita impiega 96 minuti).
Nuove sorgenti X o altri eventi interessanti avvistati da WXT verranno poi seguiti e studiati in dettaglio con il più sensibile FXT. Crucialmente, il satellite trasmetterà anche un segnale di allerta a terra per attivare altri telescopi (a terra e nello spazio) che operano ad altre lunghezze d’onda (dal radio ai raggi gamma). Questi punteranno rapidamente verso la nuova sorgente per raccogliere preziosi dati su più lunghezze d’onda, consentendo così uno studio approfondito dell’evento.
Contributo europeo
L’ESA ha svolto un ruolo importante nello sviluppo della strumentazione scientifica di Einstein Probe. Ha fornito supporto per testare e calibrare i rivelatori a raggi X e l’ottica di WXT. L’ESA ha sviluppato le ottiche di uno dei due telescopi FXT in collaborazione con MPE e Media Lario (Italia). Queste si basano sul design e sulla tecnologia della missione XMM-Newton dell’ESA e del telescopio X eRosita. MPE ha sviluppato le ottiche per l’altro elemento di FXT e i rivelatori delle due unità di FXT. Per FXT, l’ESA ha anche fornito il sistema per deviare elettroni indesiderati lontano dai rivelatori (il deviatore elettronico).
Durante tutta la missione, le stazioni di terra dell’ESA saranno utilizzate per aiutare a scaricare i dati dal veicolo spaziale.
La flotta di missioni ad alta energia dell’ESA
L’ESA ha una lunga storia nel campo dell’astronomia ad alta energia. XMM-Newton e Integral osservano l’Universo nei raggi X e gamma da oltre due decenni e hanno portato a grandi progressi in questo campo. L’ESA partecipa anche alla X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM), guidata dalla Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) in collaborazione con la NASA, lanciata nell’estate del 2023.
“Le capacità di Einstein Probe sono altamente complementari agli studi approfonditi delle singole sorgenti cosmiche abilitate dalle altre missioni“, osserva Kuulkers. “Questa missione a raggi X è anche il precursore ideale della missione New Athena dell’ESA, attualmente allo studio e destinata ad essere il più grande osservatorio a raggi X mai costruito“.
La flotta di missioni ad alta energia dell’ESA
L’ESA ha una lunga storia nel campo dell’astronomia ad alta energia. XMM-Newton e Integral osservano l’Universo nei raggi X e gamma da oltre due decenni e hanno portato a grandi progressi in questo campo. L’ESA partecipa anche alla X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (XRISM), guidata dalla Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) in collaborazione con la NASA, lanciata nell’estate del 2023.
“Le capacità di Einstein Probe sono altamente complementari agli studi approfonditi delle singole sorgenti cosmiche abilitate dalle altre missioni“, osserva Kuulkers. “Questa missione a raggi X è anche il precursore ideale della missione New Athena dell’ESA, attualmente allo studio e destinata ad essere il più grande osservatorio a raggi X mai costruito“.
