RICERCA ITALIANA     

4 Settembre 2008

Nebulosa del granchio, l'acceleratore di particelle naturale

Funziona come un super-acceleratore naturale, ininterrottamente dal giorno dell'esplosione della supernova che l'ha originata (4 luglio 1054). Da allora la Nebulosa del Granchio emette particelle a energie fino a cento volte superiori quelle raggiungibili dai più potenti acceleratori della Terra.

Astrofici dell'Università di Southampton e dell'Inaf hanno scoperto dove viene generata questa energia.

Il risultato ottenuto, pubblicato su Science, rappresenta una tappa fondamentale nella comprensione del funzionamento delle stelle di neutroni.

Il gruppo di ricercatori, guidato dal professor Tony Dean dell'Università di Southampton, ha analizzato oltre 600 osservazioni della Nebulosa del Granchio e le ha messe a confronto con un complicato modello al computer, prima di affermare con certezza che circa la metà dei fotoni gamma provenienti dalla nebulosa sono polarizzati.

Per chiarire la complessità di questo studio, il professor Ubertini offre questo esempio: "Osservare fotoni polarizzati è come vedere un gran numero di persone scendere da un autobus e, invece di andare ognuna per i fatti suoi, incamminarsi tutte, ordinatamente, nella stessa direzione. Come se qualcosa, sull'autobus, le avesse convinte a ubbidire a qualche ordine. Ma se parliamo di fotoni gamma, quelle persone dobbiamo immaginarle come omaccioni grossi, muscolosi e determinati come non mai a far di testa propria: qualunque sia il meccanismo che li ha messi in riga, deve avere una potenza inimmaginabile.

Il professor Ubertini, Direttore Istituto di Astrofisica Spaziale, INAF-Roma, ha risposto ad alcune domande

Quando è iniziata e quando si è conclusa questa ricerca?
Questa ricerca è iniziata subito dopo il lancio del satellite INTEGRAL dell'ESA (Agenzia Spaziale Europea), avvenuto il 17 ottobre 2002. Sapevamo che la misura della polarizzazione dei raggi gamma sarebbe stata molto difficile e che avrebbe richiesto una grande quantità di dati osservativi dalla sorgente che volevamo studiare: la Pulsar e la Nebulosa del Granchio, resti di una supernova esplosa nel 1054. Abbiamo dovuto attendere ben cinque anni per avere una quantità di dati sufficienti. Quindi nel 2007 abbiamo terminato l’analisi scientifica e sottomesso il lavoro a Science, visto l’interesse di carattere generale che ha questo risultato. Ora vorremmo studiare lo stesso effetto sui dati più direttamente collegati all’effetto “faro” dovuto alla Pulsar ma ci vorrà circa un anno per completare lo studio.

Quanti ricercatori italiani si sono impegnati in questo studio?
Ci sono più di 50 ricercatori italiani che lavorano sui dati di INTEGRAL. Infatti l’Italia ha partecipato in modo essenziale a questa missione dell’ESA con la fornitura dello strumento che fa immagini in raggi gamma, denominato IBIS, e con parti importanti dello strumento spettroscopico, denominato SPI.
Mentre sono quattro i ricercatori italiani che hanno partecipato direttamente allo studio della polarizzazione della “Crab”: Loredana Bassani e John Stephen dell’INAF/IASF di Bologna e Angela Bazzano e Pietro Ubertini dell’INAF/IASF di Roma.

Qual è stato, nello specifico, il contributo italiano?
Il primo, direi più importante contributo, è stato quello di aver ideato e poi realizzato con vari colleghi europei la missione INTEGRAL sotto l’egida dell’ESA. Poi, nello specifico, abbiamo lavorato come un team integrato con i colleghi inglesi, lavorando su tutti gli aspetti di questa ricerca: dall’ideazione, all’analisi dei dati scientifici alla sua, difficile, interpretazione per capire il funzionamento di questo incredibile acceleratore spaziale, più potente di qualunque macchina costruibile sulla terra.

Può darci qualche dettaglio sulla strumentazione usata?
Abbiamo usato l’osservatorio spaziale INTEGRAL, e in particolare lo spettrometro SPI per la misura della polarizzazione e il telescopio a raggi gamma IBIS per una accurata misura della direzione di arrivo dei raggi gamma. Poi, ovviamente, potenti computers dei nostri istituti e soprattutto le nostre teste, elemento non trascurabile per il successo di questo tipo di ricerche!

I risultati di questa ricerca, e i futuri sviluppi, potranno avere delle ricadute significative nella pratica quotidiana?
Non vorrei essere retorico ma conoscere è capire e capire permette di risolvere i problemi quotidiani e avere una aspettativa di vita migliore. Inoltre, gli strumenti utilizzati per misurare i raggi gamma a bordo del satellite INTEGRAL sono stati i prototipi di strumentazione biomedicale che viene ora utilizzata per fare in tempo reale radiografie ed immagini tipo TAC. Solo per farle un esempio in Francia vengono utilizzati gli stessi rivelatori per proiettare immagini dentali durante normali interventi di tipo riparatorio. Invece di fare la radiografia, svilupparla e poi intervenire si fa tutto in tempo reale, ed il tutto a bassissimo dosaggio. Speriamo che quanto prima ciò possa succedere anche da noi.

Quali saranno i prossimi passi?
Come dicevo prima, estendere l’analisi fatta alla “pulsar” e poi, se INTEGRAL continuerà ad essere operativo fino al 2012 come previsto da ESA, estendere l’analisi ad oggetti più deboli.

Una curiosità: come mai la Nebulosa del Granchio, che si trova nella costellazione del Toro, prende questo nome?
Il resto dell’esplosione della supernova ci appare come una stupenda immagine che ricorda il corallo, nella parte esterna sul rosso ed al centro di colore turchese mare. La fantasia dei primi osservatori, a causa della sua forma, l’ha quindi immaginata come un granchio in acqua: appunto Crab in inglese.

Vuole aggiungere qualcosa a quanto detto?
Vorrei incoraggiare i giovani (e meno giovani) ricercatori nel proseguire le loro ricerche, nel perseguire gli obiettivi scientifici che li motivano ed avere fiducia nella vitalità della comunità scientifica italiana sempre in grado di ottenere risultati a livello di eccellenza assoluta, anche se, a volte, in condizioni di lavoro non facili.