Chandra: 20 anni a esplorare l’universo ai raggi-X3 min di lettura

Il 23 luglio 1999 lo Space Shuttle Columbia portò nello spazio l’osservatorio Chandra: sono passati 20 anni da quel giorno.

Il lancio della missione STS-93 con a bordo Chandra.
Comandante di questa missione fu Eileen M. Collins e fu la prima missione Shuttle con una comandante donna.

Chandra è un telescopio per l’osservazione dei raggi-X. Già questo spiega perché c’è voluto un lancio nello spazio: infatti l’atmosfera terrestre, per fortuna, scherma i raggi-X. Quindi per osservare queste radiazione elettromagnetiche bisogna andare fuori dall’atmosfera.

L’atmosfera terrestre ci salva la vita e ci costringe a inviare telescopi per raggi-X e raggi gamma nello spazio. Ma, ehi, va bene così.

In questi 20 anni Chandra ci ha fatto fare dei passi avanti enormi nella comprensione dell’universo a raggi-X: oggi sappiamo meglio come funzionano per esempio le stelle di neutroni, i buchi neri, gli ammassi di galassie, i resti di supernovae.

Il nome del telescopio Chandra è per celebrare l’astrofisico indiano Subrahmanyan Chandrasekhar, premio Nobel per la fisica nel 1983.

I raggi-X sono onde elettromagnetiche con una piccolissima lunghezza d’onda e quindi un’energia molto grande. Saltano fuori quando le temperature di gas e plasma in giro nell’universo sono molto alte, tipo qualche centinaio di milioni di gradi Celsius.

I raggi-X sono stati scoperti nel 1895 da Wilhem Rongten. Beh, scoperti: in realtà Rongten non capì bene che cosa fossero e per questo li chiamò X.

Ma questi raggi-X provengono anche dallo spazio: i primi indizi in questo senso arrivarono nel 1949 con i primi rivelatori a bordo dei primi razzi spaziali; poi, da lì, è stato un crescendo, fino ad arrivare al lancio di Chandra nel 1999.

Per osservare i raggi-X non si può usare un telescopio, come dire, normale, come per esempio il telescopio spaziale Hubble. Per osservare i raggi-X bisogna sfruttare quella che si chiama riflessione laminare.

Il punto è questo: come abbiamo detto, i raggi-X hanno un’energia molto alta. Se ci fosse un semplice specchio a riflettere i raggi-X, questi ci passerebbero attraverso come Maradona nella difesa dell’Inghilterra ai mondiali del 1986.

Allora bisogna ingegnarsi: ecco la riflessione laminare. In pratica, bisogna far riflettere i raggi-X con un angolo molto delicato, così poi da metterli a fuoco dolcemente.

Per osservare i raggi-X ci vuole un telescopio abbastanza lungo, come potete capire.
E infatti Chandra è lungo circa 20 metri (per confronto, Hubble è lungo 13 metri).

Quindi, i raggi-X provenienti dalle varie sorgenti cosmiche entrano nel telescopio Chandra, sono dolcemente piegati verso il punto focale del telescopio, et voilà, con un pochino di lavoro da Terra poi si ottengono le immagini dell’universo a raggi-X.

Alcune immagini ottenute da Chandra in questi anni.
In alto, da sinistra: l’ammasso di galassie Abell 2146; il centro della Via Lattea; la regione di formazione stellare 30 Doradus.
In basso, da sinistra: regione Cygnus OB2 con stelle calde e giovani; la galassia NGC 604; i resti della supernova G292.

Per fare tutto questo, non si può sbagliare sulle temperature a cui tenere il telescopio Chandra e le sue componenti. Se in generale Chandra è tenuto intorno ai 20 gradi Celsius, ci sono alcune parti che devono essere tenute fredde fino a -120 gradi Celsius, come accade per lo spettroscopio ACIS, in modo da tenere a bada eventuali fluttuazioni (dovute a particelle energetiche che saltano fuori se le temperature sono troppo alte) che potrebbero inficiare la misura che si vuole fare.

Questo è un grafico è lo spettro dell’afterglow di un gamma ray burst, spettro ottenuto con lo spettroscopio ACIS a bordo di Chandra. Uno spettroscopio studia quanta luce arriva a una certa energia e quello che salta fuori si chiama appunto spettro.

Ma tranquilli: l’energia usata per far lavorare bene Chandra è la stessa di quella necessaria per far funzionare il vostro asciugacapelli.

Una cosa interessante da dire sulla genesi della missione Chandra è che l’idea di un telescopio in grado di studiare i raggi-X venne in mente all’astrofisico Riccardo Giacconi (1931-2018).

Giacconi è stato un pioniere dello studio dell’astronomia a raggi-X e fu insignito del premio Nobel per la fisica nel 2002 per questo suo lavoro di ricerca. L’idea di Chandra, in origine chiamato AFAX, nacque nel 1976 e Giacconi era Principal Investigator (PI, cioè il responsabile principale, in sostanza) del progetto. Ma in realtà, l’idea di un telescopio a raggi-X venne in mente a Giacconi già nel 1963 e già il piano iniziale prevedeva lo studio in grande dettaglio di sorgenti extra-galattiche. Beh, per le cose che funzionano bene ci vuole sempre il tempo che ci vuole, ma poi vanno alla grande.

Chandra ha permesso di osservare l’universo più caldo, più esplosivo e forse anche più affascinante. Ci sono così tanti fenomeni che sono al di fuori delle nostre esperienze quotidiane che sarebbe un peccato perderseli solo perché troppo lontani. Chandra ci ha avvicinato all’incredibile varietà di fenomeni fisici che accadono in giro per l’universo, e ci ha costretti ha guardare più in là della nostra già vasta immaginazione.

Grazie Chandra, cento di questi giorni.

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