Lo scorso 10 ottobre nell’isola di La Palma, a 2200 metri sul livello del mare presso l’Osservatorio Roque de los Muchachos dell’Istituto Astrofisico delle Canarie, é stato inaugurato il nuovo telescopio Magic (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov telescope). Con il suo specchio di 17 metri di diametro e 240 metri quadrati di superficie, è il più grande telescopio del mondo dedicato alla “gamma astronomia”, cioè allo studio dei raggi gamma.

Magic è frutto di una collaborazione internazionale alla quale l’Italia ha dato un contributo fondamentale attraverso ricercatori dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) appartenenti in particolare alle sezioni delle Università di Padova, Siena e Udine. I gruppi di ricerca delle tre università sono stati guidati rispettivamente da Mosè Mariotti, Riccardo Paoletti e Alessandro De Angelis e coordinati a livello nazionale da Luigi Peruzzo, già direttore del Dipartimento di Fisica dell’Università di Padova.

I raggi gamma sono particelle dotate di una energia oltre un milione di volte più grande di quella propria della luce. In particolare, raggi gamma dotati di grande energia vengono emessi per pochi secondi in esplosioni improvvise e ancora in buona parte misteriose chiamate Gamma Ray Bursts, oltre che da altre sorgenti come i Nuclei Galattici Attivi (Agn). I raggi gamma che giungono fino a noi dopo essere stati prodotti all’interno di queste sorgenti a energie molto elevate, ci forniscono informazioni dirette e preziose sui processi che li hanno generati.

“I raggi gamma però non sono facili da osservare. Contrariamente alla luce visibile infatti essi non si possono riflettere su superfici o venire concentrati con sistemi ottici su rivelatori. Si comportano più verosimilmente come energetici proiettili e la loro rivelazione deve essere effettuata con gli strumenti e le metodologie tipiche della fisica subnucleare, sviluppati nei grandi laboratori internazionali. Inoltre, poiché i raggi gamma non riescono ad attraversare immutati l’atmosfera, per evidenziarli si devono collocare i rivelatori fuori dall’atmosfera stessa (lanciando satelliti che, dato il costo attuale delle tecnologie spaziali, sono vincolati a piccole dimensioni e piccole aree efficaci) o costruire rivelatori come Magic, in grado di rivelare la cosiddetta luce Cherenkov”, spiega Luigi Peruzzo. La luce Cherenkov viene emessa dagli sciami di particelle cariche prodotte dai raggi gamma che interagiscono con l’atmosfera. In altre parole, questa radiazione è una sorta di lampo luminoso che si produce quando una particella carica passa in un mezzo con una velocità ‘superluminale’, superiore cioè alla velocità della luce in quel mezzo. Naturalmente nulla va più veloce della luce nel vuoto ma, in un mezzo come l’atmosfera, la luce si propaga più lentamente che nel vuoto e, a volte, più lentamente di particelle molto energetiche come gli elettroni e i positroni generati in cascata dai raggi gamma.

Magic non è un dunque assimilabile a un telescopio ottico per astronomia, ma è un enorme rivelatore di particelle. La grande superficie riflettente focalizza il debole lampo di luce Cherenkov e il raggio gamma viene “fotografato” come se fosse una specie di stella cadente il cui lampo dura solo 2-3 nanosecondi (miliardesimi di secondo). Magic consentirà lo studio della radiazione gamma proveniente da sorgenti galattiche ed extragalattiche. Si potranno ottenere informazioni decisive sia sulla fisica delle Pulsar (dove condizioni estreme di gravità ed elevate energie forniscono un laboratorio naturale per verificare modelli e leggi della fisica), sia sull’origine stessa dei raggi cosmici. Tra le misure di cosmologia sperimentale che il telescopio Magic può fare, la più importante riguarda lo studio dello spettro delle sorgenti di raggi gamma con la possibilità di osservare l’Universo su una profondità che arriva a 8 miliardi di anni luce. Questo studio permette di introdurre un metodo alternativo di misura delle distanze, il quale, insieme ai metodi tradizionali, consente di misurare alcune grandezze cosmologiche come l’energia oscura (dark energy), che sembra essere il costituente più abbondante del nostro Universo. Inoltre le soluzioni tecnologiche adottate per Magic lo porteranno a operare anche a bassa soglia in energia per la ricerca di nuove particelle come le WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), possibili relitti dell’evoluzione dell’Universo che si ipotizzano essere il principale costituente della materia oscura (dark matter). La scoperta di tali particelle avrebbe una duplice valenza scientifica: da un lato si risolverebbe il mistero della materia oscura e dall’altro se ne rivelerebbe la natura, dando credito o smentendo le recenti teorie sulla supersimmetria delle particelle non ancora verificate negli esperimenti presso gli acceleratori.

“Il Telescopio Magic servirà anche come banco di prova per produrre sistemi innovativi di acquisizione di dati. L’utilità di questi ultimi si estende anche al di fuori delle ricerche in fisica, verso campi interdisciplinari e più strettamente tecnologici. In particolare i sistemi di acquisizione di dati prodotti da Magic contribuiranno alla soluzione dei problemi del ‘riconoscimento di immagini’ che accomuna le tematiche dei telescopi Cherenkov ai rivelatori in generale e su satellite (come il satellite Glast, prossimo al lancio) e alla fisica medica”, conclude Luigi Peruzzo.

Istituzione scientifica citata nell'articolo:

MAGIC telescope project