MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov telescope)

 

Nome: Magic (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov telescope)

Che cos’è: due telescopi gemelli per lo studio dei raggi gamma

Dove: Observatorio del Roque de Los Muchachos (European Northern Observatory) sull'isola di La Palma, Canarie

Quando: il primo telescopio è entrato in funzione nel 2003; il secondo nel 2009.

INFOGRAFICA

IMMAGINI

VIDEO

> Raggi Gamma

 

 

 

L’esperimento

Magic è costituito da una coppia di telescopi parabolici dedicati allo studio dei raggi gamma di altissima energia che, con i loro 17 metri di diametro e gli oltre 240 mq di superficie riflettente ciascuno, rappresentano attualmente i più grandi dispositivi astronomici a specchio al mondo. Sono collocati sulla cima di un vulcano a 2200 metri di altitudine perché per operare nelle migliori condizioni c’è bisogno di un bassissimo inquinamento luminoso. I raggi gamma possono essere utilizzati come preziose fonti di informazione per la fisica astroparticellare, l'astrofisica e l'astronomia, fornendo così un importante contributo alle conoscenze di fisica fondamentale e di cosmologia.

 

Come è fatto

I raggi gamma sono fotoni, come quelli che compongono la luce visibile, ma molto più energetici. Ci sono due possibilità di osservarli: si possono collocare i rivelatori su satelliti in orbita nello spazio così da rivelarli prima che interagiscano con l'atmosfera terrestre. Oppure, si costruiscono rivelatori a terra che osservano, come Magic, la cosiddetta “luce Cherenkov”, cioè il bagliore emesso dalle particelle prodotte nell’interazione dei fotoni coi nuclei dell’atmosfera terrestre. Dei tre grandi telescopi gamma attualmente operativi Magic è quello che “vede più lontano”, e non solo monitora in modo indipendente il cielo ma è anche in comunicazione con i satelliti spaziali. Quando uno dei rivelatori posti su satellite avvista un gamma evento astrofisico interessante, ne comunica immediatamente a terra le coordinate. I due telescopi sono in grado di posizionarsi verso la direzione di provenienza della radiazione in meno di 30 secondi. Dall’analisi del segnale registrato, i ricercatori riescono poi a ricavare preziose informazioni sulla sorgente che ha prodotto i fotoni gamma, e quindi sui fenomeni astronomici che caratterizzano il nostro universo.

 

Obiettivi scientifici

I fotoni gamma non sono soggetti ai campi magnetici e quindi riescono ad arrivare sulla Terra conservando integra l'informazione sui processi che li hanno generati. Sono prodotti da eventi straordinariamente energetici che avvengono in situazioni particolari nel nostro universo: collassi gravitazionali e onde d'urto che si generano in prossimità di buchi neri durante il loro accrescimento, resti di supernova o Gamma Ray Bursts (Grb), cioè violente emissioni di raggi gamma di altissima energia che durano pochi attimi e di cui non si è ancora compresa a fondo la natura. I telescopi gamma sono anche impiegati nello studio della materia oscura, anche se con misure indirette. Queste misure sono possibili perché quando due particelle di materia oscura entrano in contatto possono annichilirsi: questo processo di annichilazione è osservabile dai rivelatori di raggi gamma perché gran parte dell’energia prodotta si presenta sotto forma di fotoni gamma, dotati di energie compatibili con la massa delle particelle di materia oscura e con caratteristiche che consentirebbero di distinguerle dal rumore di fondo.  

Tecnologia

L’interazione tra i fotoni gamma e i nuclei degli atomi che compongono l’atmosfera terrestre genera uno sciame di particelle e alcune di queste, viaggiando a velocità superiore a quella della luce nell’aria, producono un debole lampo che dura appena 2-3 nanosecondi (miliardesimi di secondo): questi bagliori vengono chiamati “luce Cherenkov”. Magic è in grado di raccogliere e focalizzare questa luce grazie alle centinaia di specchi che lo compongono, tutti allineati da un sistema di puntamento laser, e quindi di “fotografarla” per mezzo di una telecamera che ha una risoluzione temporale inferiore al nanosecondo. Per riuscire a cogliere la debole luce è necessario che le condizioni del cielo siano ottimali. Ecco perché i telescopi Magic sono collocati ad alta quota, dove l’inquinamento luminoso è davvero bassissimo (l'osservatorio si trova al centro di una riserva naturale) e le condizioni atmosferiche sono per la maggior parte dell'anno molto buone.  

 

Partecipanti/ collaborazione

La collaborazione Magic conta circa 150 ricercatori provenienti da una decina di Paesi, tra i quali Italia, Germania e Spagna svolgono un ruolo di primo piano. Il nostro Paese vi partecipa con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), l'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e le Università di Padova, Siena e Udine. Al contributo italiano si devono la superficie riflettente dei telescopi e gran parte del software e dell’elettronica per l'acquisizione dati.