Il 16 settembre 2019 alle 04:14 CEST, l'Osservatorio stratosferico per l'astronomia all'infrarosso (SOFIA) dovrebbe atterrare all'aeroporto di Stoccarda. L'osservatorio aereo è un progetto congiunto dell'agenzia spaziale statunitense NASA e del Centro aerospaziale tedesco (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR). SOFIA decollerà da Stoccarda alle 19:40 CEST il 18 settembre per il suo primo volo di ricerca scientifica sull'Europa, durante il quale volerà su 12 paesi. L'idea alla base di questo è che, durante la sua missione europea, SOFIA volerà molto più a nord di quanto non sia in grado di fare quando decolla dalla sua base di Palmdale, California del Sud. Quanto più l'osservatorio a infrarossi è in grado di volare ai poli, meno vapore acqueo è presente nell'atmosfera sopra di esso, offrendo migliori condizioni di osservazione.

"Questa è un'occasione molto speciale:SOFIA decollerà da Stoccarda per il suo primo volo europeo di ricerca scientifica, "dice Pascale Ehrenfreund, Presidente del comitato esecutivo del DLR. "I ricercatori a bordo esploreranno le aree intorno ai buchi neri e esamineranno la questione se l'Energia Oscura stia davvero causando l'espansione dell'universo a un ritmo sempre crescente".

Monitoraggio della formazione stellare

Non solo l'uomo ha messo piede per la prima volta sulla luna 50 anni fa nel 1969, ma anche gli scienziati della NASA, un po' per caso, hanno scoperto una galassia molto speciale. Markarian 231, nella costellazione dell'Orsa Maggiore, si trova a circa 600 milioni di anni luce dalla Terra. Questo è circa 300 volte più lontano della Galassia di Andromeda, che è la galassia più vicina alla Via Lattea. Ciò nonostante, Markarian 231 è una delle galassie più vicine alla Terra, estremamente luminosa e con un nucleo galattico attivo (AGN). La sua luminosità nella regione dell'infrarosso dello spettro rende Markarian 231 una delle galassie infrarosse ultra-luminose più luminose e conosciute. Due buchi neri ruotano l'uno intorno all'altro al centro. Uno di loro, a quattro milioni di masse solari, è piuttosto piccolo; l'altro, che pesa 150 milioni di masse solari, è molto più grande. I ricercatori sono interessati a esaminare l'area intorno a questi buchi neri durante il primo volo europeo di SOFIA. Un toro di polvere li circonda.

Queste regioni a forma di ciambella si trovano intorno a ogni AGN. Però, il ruolo che svolgono nella generazione di getti radio rimane poco chiaro. Queste sono coppie di getti di plasma che vengono espulsi dal centro di un AGN a velocità relativistiche. Non tutti gli AGN producono tali getti radio, come è stato dimostrato dalle osservazioni radioastronomiche. Precedenti studi con SOFIA hanno indicato che il campo magnetico in questi tori carichi di polvere può aiutare a innescare la formazione di getti radio. La creazione dei getti può davvero essere ricondotta alla presenza, o addirittura all'assenza, di un campo magnetico? Questa è una domanda importante alla quale gli astronomi non hanno ancora trovato una risposta.

Poiché solo lo strumento a infrarossi ad alta risoluzione Airborne Wideband Camera (HAWC+) su SOFIA è in grado di misurare i campi magnetici in questa gamma di lunghezze d'onda, i ricercatori vogliono usarlo per decifrare la connessione tra questi campi e i getti radio. Hanno iniziato le loro osservazioni dell'AGN di Cygnus A durante un volo sulla California meridionale nel 2018. "La prima missione europea di SOFIA continuerà questa ricerca per risolvere finalmente il mistero astronomico dei radiogetti, " spiega Alessandra Roy, lo scienziato tedesco del progetto SOFIA presso la DLR Space Administration, che gestisce l'osservatorio aereo in collaborazione con la NASA.

L'universo si sta espandendo a un ritmo accelerato?

L'universo è in continua espansione dal Big Bang. Questa scoperta fu fatta da Edwin Hubble nel 1929. Poi, alla fine degli anni '80, gli astrofisici premio Nobel Saul Perlmutter, Adam Riess e Brian Schmidt hanno iniziato ad osservare le supernove di tipo 1a. Queste esplosioni stellari, indicati come "fari cosmici, " sono visibili da lontano e hanno sempre la stessa luminosità. Questo permette di determinare chiaramente le loro distanze, man mano che queste supernove di tipo 1a appaiono più luminose, più sono vicini all'osservatore. Determinare la luminosità di molte supernove ha permesso ai ricercatori di accertare se l'espansione dell'universo sta accelerando o meno. I risultati sono stati una sorpresa. Le esplosioni stellari osservate erano meno luminose del previsto.

Ciò ha chiarito ai tre ricercatori che l'espansione sta accelerando e l'universo viene allontanato da un misterioso meccanismo di accelerazione che ora viene chiamato Energia Oscura. Ma è davvero così? La luminosità inaspettatamente bassa è dovuta all'allontanamento dell'universo a velocità crescente? O c'era qualche problema con le osservazioni? "Queste sono proprio le domande che i ricercatori di Austin, Il Texas si rivolgerà mentre utilizzano lo strumento HAWC+ a bordo di SOFIA per osservare la polvere nelle galassie domestiche delle supernove di tipo 1a. Misureranno il contenuto di polvere nella regione intorno all'esplosione stellare. Osservazioni simili verranno eseguite anche dal telescopio spaziale Euclid dell'Agenzia spaziale europea, il cui lancio è previsto per il 2022. Dopo queste osservazioni, forse sapremo più precisamente se l'espansione dell'universo è davvero accelerata dall'Energia Oscura, " spiega Roy, che è coinvolto nelle missioni Euclid e SOFIA.

Il cielo notturno d'Europa:un tesoro di segreti cosmici

Durante il volo di 10 ore di SOFIA sono previste numerose altre osservazioni scientifiche. Astronomi dell'Osservatorio Astrofisico Smithsonian di Cambridge, Massachusetts, prenderà di mira la regione di Serpens South della nube di Serpens, una formazione con stelle estremamente giovani, dal cielo sopra la Francia. Con queste stelle di tre o quattro milioni di anni, i ricercatori possono seguire la formazione delle stelle fin dal suo inizio e scoprire di più su questo processo. La prossima osservazione si concentrerà sul filamento L 1495 nella Taurus Molecular Cloud. Ricercatori dell'Università della California, Berkeley (USA) vuole scoprire quale ruolo gioca la dinamica dei campi magnetici nel processo di formazione delle nuvole filamentose. "Questa sarà l'osservazione singola più lunga di SOFIA nel suo primo volo di osservazione in Europa. Il viaggio inizierà a sud della costa svedese, sul Mar Baltico, e attraversa la Polonia, Repubblica Ceca, Austria, Slovenia, Croazia, l'Adriatico e l'Italia, quasi fino alla Sicilia, "dice Clemente Plank, Project Engineer per SOFIA presso la DLR Space Administration, discutere il piano di volo. Ciò ha dovuto essere concordato in anticipo con tutte le autorità del traffico aereo europee competenti.

Pubblico giovane a bordo

Non solo gli scienziati saranno a bordo per questa entusiasmante spedizione. Un team del programma televisivo tedesco per bambini "Sendung mit der Maus" (Trasmissione con il topo) fornirà al pubblico del topo informazioni sul volo di ricerca di SOFIA in uno spettacolo speciale intitolato "Telescopi e astronomia a infrarossi". Inoltre, un vincitore del concorso "Jugend forscht" per giovani ricercatori volerà a bordo di SOFIA durante la sua prima europea.