Il super telescopio Vera Rubin ci darà il più grande film del nostro Universo: “È una rivoluzione”

Quando si pensa ai telescopi, ci si chiede sempre quanto lontano possano guardare con le loro potenti lenti. Vera Rubin, appena inaugurato, costruito sulle montagne del Cile dove l'aria tersa e secca crea un paradiso per gli astronomi di tutto il mondo, fa questo e il suo contrario.

Il suo "occhio" si muove veloce e può fotografare ampi spazi di cielo in poche ore, per coprire tutta la volta celeste dell'emisfero meridionale in 3-4 notti.

In dieci anni farà una mappa di tutto il cielo ben 800 volte in luce visibile, vicino infrarosso e vicino ultravioletto, con il sensore fotografico più grande al mondo (3.200 megapixel) e una lente anch'essa da primato.

Ci restituirà "il più grande film del nostro Universo" racconta Sara (Rosaria) Bonito, 48 anni, scienziata dell'Istituto nazionale di Astrofisica, all'Osservatorio di Palermo, e che rappresenta l'Inaf nel Board of Directors della LSST Discovery Alliance del Vera C. Rubin Observatory. Obiettivo: studiare come materia ed energia oscura piegano e accelerano il Cosmo, ma anche osservare tutto ciò che in cielo si muove o cambia luminosità, scoprire nuovi oggetti, stelle, asteroidi e comete. E, come una sentinella, avvertire la comunità internazionale di ciò che sta accadendo. "Uno progetto rivoluzionario anche per le nuove generazioni".

Dottoressa Bonito, per quali nuove scoperte è stato concepito l'osservatorio Vera Rubin?

È un progetto nato vent'anni fa per concentrarsi sullo studio dell'energia e materia oscure. L'idea era quella di mettere insieme per la prima volta tre grandi qualità dei telescopi: un grande campo di vista; la velocità, la possibilità di spostare velocemente il telescopio e quindi fare una ripresa di tutto il cielo sud ogni tre giorni, quindi in pochissimo tempo; e quella di poter osservare oggetti molto deboli e quindi molto distanti. Messe insieme hanno rivoluzionato nel tempo un po' anche gli scopi per cui era stato originariamente pensato. Quindi adesso è possibile utilizzare questo progetto rivoluzionario per innumerevoli campi. Il nostro sistema solare, la nostra galassia, la Via Lattea, in più tutto ciò che è transiente e viabile nel cielo.

Si è parlato "astrocinematografia". Cosa si intende?

Vuol dire che avremo il più grande film del nostro universo, nello spazio e nel tempo: una visione dinamica del modo in cui noi riusciamo a investigare il Cosmo. Perché eventi rari, inusuali, interessanti che possono variare, insieme a quelli persistenti, potranno fornirci una mappa profonda e dettagliata di tutto il nostro Universo.

Siamo abituati a guardare il cielo delle "stelle fisse", le foto dei grandi telescopi, e pensare a tutto quanto come immobile, o che cambi in tempi molto più lunghi di una vita umana. Quindi cosa sono gli oggetti transienti?

Un po' tutti gli oggetti astrofisici possono essere considerati transitori e variabili. Oggetti già conosciuti su cui noi possiamo ulteriormente investigare, oppure oggetti rari, alcuni sono per esempio un'esplosione di supernova, le kilonove, fusioni di oggetti stellari molto densi, come appunto i buchi neri e le stelle di neutroni. Un altro esempio sono le stelle che si stanno formando, la prima immagine catturata da Vera Rubin che è stata distribuita è una regione di formazione stellare, in cui possono variare a diverse scale temporali, da minuti a giorni fino a mesi o tutta la durata della survey, che è dieci anni. Se un oggetto astrofisico subisce una modifica, nella posizione o nella sola luminosità, Rubin lo coglierà in pochissimo tempo.

Come farà?

Quello del Rubin Lsst è il sensore digitale più grande mai costruito e così la più grande delle sue lenti: sono già entrati nel Guinness dei primati. La camera da 3.200 megapixel ha le dimensioni di una piccola automobile. Il campo di vista è molto grande, corrisponde in cielo a circa 45 lune piene, per visualizzare una sola immagine servirebbero 400 televisori ad altissima definizione. Ogni notte avremo 23 terabyte di dati, si aprirà una nuova era.

Il telescopio è dedicato all'astrofisica Vera Rubin, i cui studi hanno portato all'ipotesi dell'esistenza di matera oscura per spiegare il comportamento delle galassie.

Il grande campo di vista e l'abilità di osservare oggetti deboli e distanti permetterà di osservare le galassie per poter rispondere alle domande su come la materia oscura influenza la loro evoluzione. E come l'energia può causare la separazione delle galassie che si muovono velocemente allontanandosi. Con misure specifiche potrà testare queste teorie e formulare eventuali spiegazioni alternative.

Il Vera Rubin non osserverà solamente il cosmo lontano. Cosa studieremo all'interno della nostra galassia, la Via Lattea?

All'interno della Via Lattea possiamo studiare per esempio le regioni di formazione stellare, e quindi esplorare i meccanismi fisici che portano alla nascita delle stelle. Sarà possibile cogliere le stelle nel momento in cui si stanno formando per comprendere ancora di più i processi fisici in gioco, il Rubin sarà un laboratorio ideale.

E nel nostro Sistema solare?

Moltissimi nuovi oggetti saranno visibili. Rubin sarà perfetto per fare un censimento del nostro Sistema solare, ci mostrerà milioni di nuovi asteroidi e comete.

Cosa raccontano le prime immagini svelate?

C'è un'immagine delle nebulose Trifida e Laguna. Sono regioni di formazione stellare in cui si ha un'immagine combinata di più di 600 immagini, un'esposizione di poco più di sette ore, con un livello di definizione veramente eccezionale, si notano dettagli, come i filamenti, finora troppo deboli per essere osservati. Ed è bellissima. C'è poi quella dell'ammasso della Vergine, galassie a spirale, galassie che si stanno fondendo, tantissime galassie sullo sfondo e stelle della nostra galassia.

È vero che il nuovo telescopio sarà anche una specie di sentinella?

Quando qualcosa varia, viene associata a un alert che viene distribuito al mondo. E questo permette di iniziare tutta una catena che noi chiamiamo follow-up osservativi, con altri strumenti e caratterizzare i processi fisici in gioco e da tutti i punti di vista.

Cosa succede quando scatta un alert?

Quando verrà acquisita un'immagine in cui c'è una differenza, per esempio se sono supernove, oppure oggetti che si stanno muovendo, come gli asteroidi, stelle giovani che hanno aumentato tantissimo la loro luminosità in modo eruttivo, o stelle variabili, verrà emesso un alert entro 60 secondi a tutto il mondo. Con venti terabyte, parliamo di 10 milioni di alert a notte. Quando uno di questi è di interesse per una certa comunità scientifica, un gruppo di lavoro, questi verranno distribuiti attraverso quelli che vengono chiamati broker.

Così altri scienziati possono puntare i propri telescopi e studiare ciò che Vera Rubin gli sta indicando.

La velocità è un punto di forza fondamentale. Penso, per esempio, ai campi come le kilonove dove il follow-up deve essere veloce per non farsi sfuggire il picco di variazione dell'oggetto, soprattutto se sono cosiddetti "transienti rari".

Quale ruolo ha l'Italia in questo programma?

A parte l'osservatorio, il Rubin Project, che è americano costruito in Cile, ci sono anche altre due parti molto importanti: una viene chiamata Lsst Discovery Alliance, un'organizzazione internazionale di tutti gli istituti membri da tutto il mondo, l'Inaf per l'Italia. E poi le collaborazioni scientifiche, organizzazioni di comunità di scienziate e scienziati nel mondo che si occupano di ottimizzare la strategia osservativa, per sfruttare un telescopio con queste potenzialità; quelli che chiamiamo progetti in-kind per avere l'accesso ai dati in cambio della delle nostre competenze nello sviluppo di software per l'analisi dei dati, oppure utilizzo di telescopi dell'Inaf, oppure data center internazionali. L'Inaf ha un grande ruolo, in particolare Massimo Brescia dell'Università di Napoli e Claudia Raiteri dell'Osservatorio di Torino, gestiscono i contributi delle ricercatrici e ricercatori Inaf.

Ci si aspetta molto da questo telescopio.

Secondo me è un grandissimo investimento per le nuove generazioni. Io ho investito in Ruby anni fa, quando ero ancora precaria. Un progetto internazionale del genere è proprio un sforzo collettivo con tecniche interdisciplinari. Permetterà di conoscere il nostro universo ancora ancora meglio, di rispondere a domande che non sappiamo ancora di doverci porre. È sarà di grande ispirazione per studentesse e studenti che adesso decidono di iniziare percorsi scientifici.