L’ASTRONAUTA ESA LUCA PARMITANO
OSSERVA LA TERRA CON IL TELESCOPIO MINI-EUSO
Elfi apparentemente superluminali, meteoroidi ed emissioni ultraviolette terrestri
osservate dalla Stazione Spaziale Internazionale
Mini-EUSO (Multiwavelength Imaging New Instrument for the Extreme Universe Space Observatory) è un telescopio per raggi ultravioletti sviluppato da una collaborazione internazionale guidata dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e dal Dipartimento di Fisica dell’Università di Roma Tor Vergata. Il progetto coinvolge varie università ed enti di ricerca italiani e stranieri nell’ambito del più ampio programma JEM-EUSO.
Si tratta del primo esperimento che l’ASI fa volare nel segmento russo della Stazione Spaziale, grazie ad un accordo bilaterale ad hoc fra l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), ente finanziatore del progetto, e l’Agenzia Spaziale Russa (Roscosmos).
L’apparato osserva la Terra registrando le emissioni ultraviolette di origine cosmica, atmosferica e terrestre. Una delle caratteristiche principali dell’apparato è la capacità di effettuare osservazioni su diverse scale temporali, da qualche microsecondo in su, e di poter correlare i dati nell’ultravioletto con quelli provenienti da due telecamere supplementari, sensibili nelle bande del visibile e del vicino infrarosso.
Mappa UV del delta del Nilo
L’ottica a lenti di Fresnel e la superficie focale basata su fotomoltiplicatori multianodo consentono di raggiungere una sensibilità senza precedenti, permettendo di rivelare ciascun fotone emesso in un campo di vista di 40 gradi, corrispondente ad un campo visivo di 260km per 260km, con una frequenza di 400.000 immagini al secondo. Il telescopio osserva la Terra dal modulo russo Zvezda della ISS ed è stato attivato lo scorso ottobre da Luca Parmitano e dai suoi colleghi russi.
Mini-EUSO è finanziato e coordinato dall’ASI. Il Principal Investigator dell’esperimento è Marco Casolino, primo ricercatore presso la sezione INFN di Roma Tor Vergata. Il telescopio è stato integrato presso i laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN e le Camere Pulite della Sezione INFN presso il Dipartimento di Fisica di Roma Tor Vergata. È parte del set dei sei esperimenti che l’ASI ha selezionato per la missione ESA BEYOND che Luca Parmitano sta effettuando sulla Stazione Spaziale.
Tra le prime osservazioni effettuate da Luca Parmitano e dai suoi colleghi russi dalla stazione spaziale con Mini-EUSO abbiamo:
Elve
1. Gli ELVES (Emission of Light and Very low frequency perturbations due to Electromagnetic pulse Sources), ovvero fulmini presenti nell’alta atmosfera. Una scarica temporalesca a circa 20 km di altezza dà luogo ad un’onda elettromagnetica che raggiunge la ionosfera, a 100 km di altezza, eccitandone le molecole di Azoto. L’interazione tra l’onda sferica e lo strato piano dell’atmosfera produce una serie di anelli, fotografati da Mini-EUSO ad intervalli di 2.5 microsecondi (ciascun pixel ha 6 km di lato). Gli anelli sembrano espandersi a velocità superiori a quella della luce, ma si tratta di una velocità apparente. Infatti gli anelli non sono causalmente connessi tra loro ma sono legati solo alla scarica elettromagnetica iniziale. Mini-EUSO ha già osservato vari ELVES: dallo studio dettagliato delle loro caratteristiche si spera di poter far luce sui fenomeni che producono questi elusivi eventi.
Meteora
2. Meteoroidi. Mini-EUSO osserva circa 50 meteore ogni ora. Dallo studio della loro frequenza e luminosità è possibile risalire alla loro origine e dimensione per comprendere meglio i potenziali pericoli che questi corpi celesti possono porre per il nostro pianeta. Tra questi, Mini-EUSO cercherà meteoroidi di origine interstellare, identificabili per la loro alta velocità, e la materia strana nucleare, uno stato della materia ancora mai osservato, ma previsto da vari modelli teorici.
3. Mappe delle emissioni notturne della Terra nell’ultravioletto. Sarà effettuato lo studio delle loro variazioni, sia naturali, sia antropiche, sia di bioluminescenza, queste ultime legate a particolari comportamenti di plancton e alghe. Saranno studiati anche fenomeni atmosferici nell’alta atmosfera e sarà verificata la possibilità di identificare e rimuovere detriti spaziali.
4. Mini-EUSO è inoltre in grado di porre un limite al flusso di raggi cosmici di energia superiore a 1020 eV e rivelare segnali analoghi emulati da luce generata da laser terrestri per contribuire a definire le caratteristiche di futuri e più grandi rivelatori.
“Le osservazioni effettuate con Mini-EUSO da Luca Parmitano e dai cosmonauti russi hanno mostrato il corretto funzionamento dello strumento e stanno fornendo una mole di dati che per qualità e quantità supera le nostre più rosee previsioni. Questi primi risultati saranno oggetto di pubblicazioni scientifiche. La tecnologia sviluppata per Mini-EUSO sarà utilizzata in future missioni spaziali e su palloni stratosferici, come il progetto NASA SPB-2 (Super Pressure Balloon flight 2) il cui lancio è previsto dalla Nuova Zelanda per il 2022” racconta Casolino.
La collaborazione italiana di JEM-EUSO coinvolge le sezioni INFN di Bari, Catania, Napoli, Roma Tor Vergata, Torino e i Laboratori Nazionali di Frascati e comprende i dipartimenti di Fisica dell’Università di Bari, Catania, Napoli, Roma Tor Vergata e Torino, nonché l’Istituto IASF-Palermo dell’INAF.
Il MAECI, Ministero degli affari esteri e della cooperazione internazionale, finanzia il progetto tramite un Progetto di Grande Rilevanza.
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