Arriva il via libera della NASA al prolungamento della missione del telescopio spaziale che studia l’universo ad alte energie

Fermi, l’osservatorio spaziale per raggi gamma in orbita dal 2008 costruito e operato da un’ampia collaborazione internazionale cui l’Italia partecipa con l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), L’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), proseguirà la propria attività esplorativa dell’universo fino al 2018, con un programma scientifico che rafforza i temi della fisica astroparticellare e le osservazioni congiunte con altri osservatori. La NASA lo ha annunciato il 9 giugno a conclusione della Senior Review 2016, la procedura di valutazione delle missioni spaziali in attività. Quando un programma conclude il suo primo ciclo di attività, definito prima del lancio del satellite, può, infatti, richiedere l’estensione delle operazioni per effettuare nuove osservazioni. Ogni due anni la NASA considera tutte le richieste di estensione nella Senior Review, in cui gli esperti valutano i programmi proposti e danno indicazioni alla NASA se estendere le missioni.

I dati raccolti da Fermi in questi anni di attività hanno rivoluzionato la nostra conoscenza della radiazione cosmica di alta energia, portandoci informazioni su alcuni dei sistemi più turbolenti e complessi attivi nell’universo, in grado di accelerare particelle ad energie ultra-relativistiche in condizione estreme di gravità e campi magnetici.
Fermi raccoglie, infatti, i fotoni generati dalle interazioni dei raggi cosmici di altissima energia con la materia interstellare e con i campi elettrici e magnetici intorno a stelle e galassie, fornendoci un’immagine diretta delle sorgenti e preziose indicazioni sui meccanismi fisici che avvengono all’interno delle sorgenti e nel cammino che i fotoni percorrono per arrivare fino a Fermi, che orbita a 565km dalla superficie della Terra.

“L’utilizzo nello spazio dei rivelatori di particelle al silicio, che l’INFN ha sviluppato per decenni nei propri laboratori, ha raggiunto con Fermi la sua massima espressione”, sottolinea Luca Latronico, responsabile scientifico per l’INFN di Fermi. “Le caratteristiche uniche di efficienza, risoluzione, compattezza meccanica e affidabilità di questi dispositivi – prosegue Latronico – hanno consentito la realizzazione e il funzionamento perfettamente stabile del più grande tracciatore al silicio in orbita: 900.000 canali distribuiti sui 73m2 di superficie attiva nel cuore del Large Area Telescope (LAT), il rivelatore per i fotoni più energetici installato a bordo di Fermi”.

“Il LAT ha registrato fino ad oggi un miliardo di fotoni gamma, più di mille volte quanto raccolto da tutti i telescopi gamma negli ultimi 30 anni”, spiega Elisabetta Cavazzuti, responsabile per l’ASI del programma Fermi. “Questi dati sono una vera miniera d’oro per investigare i siti e i meccanismi di produzione e accelerazione dei raggi cosmici, misurare la quantità luce fossile nell’universo irraggiata dalle prime stelle formatesi miliardi di anni fa, cercare effetti di gravità quantistica dello spaziotempo e indagare sulla natura della materia oscura, tanto che più di 2.000 articoli scientifici utilizzano ad oggi i dati di Fermi”, conclude Cavazzuti.

Tra le scoperte più significative ricordiamo i cataloghi di migliaia di sorgenti gamma, la conferma che i resti di supernova accelerano protoni cosmici, l’esclusione di tipo WIMP con masse inferiori a ~100 GeV come candidati di materia oscura, l'osservazione di un eccesso di radiazione gamma di energia del GeV concentrato nell'origine della nostra galassia, la scoperta di un alone di radiazione gamma diffuso fino a 50.000 anni luce dal centro della Via Lattea, l’osservazione di centinaia di emissioni transienti da Nuclei Galattici Attivi e Gamma-Ray Bursts, i primi limiti all’esistenza di radiazione elettromagnetica associata alla fusione di buchi neri stellari, processo osservato recentemente tramite le onde gravitazionali.

Proprio le osservazioni simultanee della radiazione gamma con Fermi e di altri messaggeri cosmici con i più recenti osservatori di radiazione carica, come AMS-02, DAMPE, CALET, gli osservatori di neutrini, come IceCube e Km3Net, e gli osservatori di onde gravitazionali, come LIGO-VIRGO sono un punto fondamentale della proposta di estensione delle operazioni presentata dal team Fermi e approvata dalla NASA. “Oggi sappiamo, infatti, che la nostra conoscenza e la nostra capacità di modellizzare le sorgenti della radiazione cosmica progredisce molto più rapidamente grazie all’osservazione di tutti i diversi tipi di radiazione e particelle emesse dalle sorgenti”, indica Patrizia Caraveo, responsabile scientifico INAF per Fermi. “La stabilità eccellente di Fermi – continua Caraveo – consente di continuare l’attività ancora per molti anni, sfruttando la sinergia con gli altri osservatori nati dopo il lancio di Fermi e operanti a pieno regime nel prossimo futuro”. Considerato questo contesto, la NASA ha anche raccomandato il funzionamento di Fermi fino al 2020, con una verifica al compimento dei 10 anni di attività, nel 2018, nella convinzione che possa moltiplicare ancora la nostra conoscenza dell’universo estremo con un programma, appunto, di osservazioni combinate di osservatori di messaggeri cosmici.

“Il prolungamento della missione Fermi è senz’altro una notizia positiva per l’INAF, che vede incrementata dalla Senior Review la vita operativa anche di Swift, NuSTAR e XMM-Newton, tutte missioni in cui il nostro Istituto ha un importante coinvolgimento scientifico” dice Filippo Maria Zerbi, Direttore Scientifico dell’INAF.  

“L’INFN è molto soddisfatto della decisione della NASA, - commenta Antonio Masiero, vicepresidente dell’INFN e rappresentante nella Giunta Esecutiva delle ricerche in fisica astroparticellare - il nostro Istituto, infatti, già da anni è impegnato nella ricerca correlata di segnali da messaggeri cosmici, quali fotoni, neutrini, antimateria, raggi cosmici e, con la loro recente scoperta, le onde gravitazionali”, conclude Masiero.

“Gli ottimi risultati scientifici raggiunti dalle tre missioni Fermi, SWIFT e NuSTAR sono stati ottenuti anche grazie all’importante contributo fornito dai team scientifici e industriali italiani per la realizzazione della strumentazione scientifica e del software di analisi dati”, Barbara Negri, responsabile ASI dell’Esplorazione e Osservazione dell’Universo. “L’estensione da parte della NASA, a conclusione della Senior Review 2016, rappresenta un grande successo per queste missioni, per le quali l’ASI sta fornendo da anni un importante supporto alla comunità scientifica italiana, che riguarda anche il lavoro svolto dal centro ASDC per l’analisi dei dati scientifici di Fermi, SWIFT e NuSTAR e dalla base di Malindi, in Kenya, per la ricezione dei dati di SWIFT e NuSTAR”, conclude Negri.