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Il telescopio a raggi X della NASA studierà le proprietà della luce

IXPE osserverà i buchi neri e le stelle di neutroni nel tentativo di comprendere il caos dell’universo.

di Tatyana Woodall 10-12-21
La NASA prevede di lanciare un nuovo telescopio a raggi X questa settimana per aiutare a rispondere a domande come  cosa c’è dentro un buco nero e come si spiega la luminosità delle pulsar.  Il 9 dicembre l’agenzia spaziale ha lanciato l' Imaging Polarimetry Explorer,  noto come IXPE, su un razzo Falcon 9 dal Kennedy Space Center della NASA in Florida. Sarà il primo telescopio a raggi X in grado di misurare la polarizzazione, una proprietà della luce che descrive l'orientamento della sua energia elettrica e magnetica.  

I raggi X sono onde luminose ad alta energia costituite da radiazioni elettromagnetiche e sono particolarmente abbondanti nello spazio. Gran parte della luce che vediamo nel mondo non è polarizzata, il che significa che è composta da energia elettrica e magnetica senza una direzione specifica. La luce polarizzata, la cui energia elettrica e magnetica punta in un'unica direzione, è utile perché può trasportare informazioni sui campi magnetici e sulla composizione chimica della materia con cui interagisce.  

IXPE ha tre telescopi, ciascuno dotato di una serie di specchi e di un rivelatore in grado di tracciare e misurare quattro proprietà della luce: direzione, tempo di arrivo, energia e polarizzazione. I dati sui raggi X in arrivo da tutti questi rivelatori vengono combinati per creare un'immagine. Gli scienziati sperano di utilizzare le immagini di IXPE per perfezionare le loro teorie sui diversi ambienti celesti e sugli oggetti al loro interno.  

Il telescopio, per esempio, potrebbe fornire nuovi indizi sul motivo per cui i buchi neri ruotano e rivelare di più sulla struttura e sul comportamento unici di oggetti astronomici come la famosa Nebulosa del Granchio, una stella di neutroni in rapida rotazione.

IXPE è impostato per osservare oltre 50 oggetti conosciuti a più alta energia nell'universo nei prossimi due anni, incluso il buco nero supermassiccio annidato al centro della Via Lattea. Tutti questi oggetti emettono raggi X e la misurazione della polarizzazione consentirà a IXPE di effettuare osservazioni dettagliate su di essi. 

"Il telescopio esaminerà il complesso meraviglioso delle stelle di neutroni e dei sistemi di buchi neri, dentro e fuori le galassie", afferma  Martin Weisskopf, responsabile dell'astronomia a raggi X presso il Marshall Space Flight Center della NASA e direttore della ricerca su IXPE.  

Weisskopf è particolarmente interessato a determinare se questi oggetti hanno forti campi magnetici, un compito che può essere svolto con altri strumenti, ma sarà reso più semplice da IXPE. Ma  Gregory Sivakoff, ricercatore dell'Università di Alberta, afferma che le scoperte di IXPE potrebbero avere implicazioni più ampie, in particolare nel far progredire la nostra comprensione i buchi neri.  

"Ci sono solo tre cose che si possono misurare delle proprietà di un buco nero: la sua massa, la sua rotazione e la sua carica", afferma Sivakoff. "Sono davvero interessato alla capacità di IXPE di darci un nuovo modo di misurare lo spin, e forse anche di controllare se ci sono cambiamenti a quello spin per un tempo sufficientemente lungo".
 
I buchi neri costituiscono circa il 40 per cento della materia oscura nell'universo, ma solo di recente gli astronomi sono stati in grado di fotografarne uno. I dati che IXPE riporterà aiuteranno a determinare se i buchi neri un tempo si nutrivano attivamente dei loro “vicini” e renderanno più facile per gli scienziati studiare le particelle che esistono intorno a questi oggetti. Con la polarizzazione dei raggi X, è anche possibile mappare il bordo interno di un buco nero misurando il suo momento angolare, o spin.  

Poiché i buchi neri supermassicci e le stelle di neutroni sono i resti di stelle massicce che vissero velocemente e morirono giovani, la missione di IXPE potrebbe anche darci un'idea di come si evolvono le galassie, aggiunge Sivakoff.  Herman Marshall, ricercatore del Kavli Institute for Astrophysics and Space Research del MIT che collabora a IXPE, afferma che misurare la polarizzazione "è come mettere uno ‘specchio’ sulla parte invisibile della galassia". 

(rp)