Scoperte rivoluzionarie su onde gravitazionali, buchi neri, raggi cosmici, neutrini e altre aree dell'astronomia all'avanguardia potrebbero presto diventare più frequenti a causa della convergenza di due importanti comunità di astronomi in un nuovo progetto.

In precedenza, negli ultimi due decenni, l'Europa disponeva di due importanti reti collaborative per l'astronomia da terra, note come OPTICON e RadioNet. Questi si sono concentrati sull'osservazione dei fenomeni astronomici in intervalli di lunghezze d'onda separati dello spettro elettromagnetico, i primi a lunghezze d'onda ottiche, in una porzione dello spettro che include la luce visibile; e quest'ultimo a lunghezze d'onda radio più lunghe.

Ora, questi due domini dell'astronomia si stanno unendo in un progetto chiamato OPTICON RadioNet Pilot (ORP), un consorzio di astronomi di 37 istituzioni e 15 paesi europei, oltre ad Australia e Sud Africa.

Indicandosi come "la più grande rete di astronomia d'Europa", l'iniziativa è stata istituita alla luce della crescente necessità che gli astronomi abbiano una gamma di competenze in diversi domini e utilizzino tecniche complementari per comprendere i fenomeni. Riunisce anche circa 20 telescopi e array di telescopi di proprietà dei membri del consorzio, con l'obiettivo di armonizzare metodi e strumenti tra i due domini e aprire l'accesso fisico e virtuale alle strutture.

"Ci sono alcune persone che sono esperte in entrambi i domini, ma si tratta di comunità diverse", ha affermato il dott. Jean-Gabriel Cuby del Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS) e dell'Università di Aix-Marseille, e coordinatore del progetto ORP. 'Io sono stato addestrato come astronomo ottico e altre persone sono state addestrate come radioastronomi. Ora, dobbiamo anche addestrare astronomi a lunghezza d'onda neutra.'

Ha spiegato che più puoi osservare i fenomeni a diverse lunghezze d'onda, più immagini puoi costruire. "L'astronomia a più lunghezze d'onda consiste nell'osservare attraverso l'intero dominio spettrale per avere quante più informazioni possibili", ha affermato. 'La luce che riceviamo nelle lunghezze d'onda ottiche e radio proviene da diversi processi fisici; quindi più osserviamo in termini di copertura della lunghezza d'onda, più impariamo sui processi fisici.'

Il dottor Cuby ha affermato che l'obiettivo è facilitare e accelerare il processo per ottenere il tempo del telescopio per progetti che richiedono strutture diverse, il che può essere un processo prolisso, rendendo più facile per le persone realizzare progetti più ambiziosi che in precedenza richiedevano grandi sforzi di gestione .

Le strutture del telescopio includono artisti del calibro di LOFAR, una rete transeuropea di radiotelescopi a bassa frequenza con sede nei Paesi Bassi, ed EVN, una rete di radiotelescopi situata principalmente in Europa e in Asia, con antenne aggiuntive in Sud Africa e Porto Rico.

Età multi-messaggero

Il Dr. Cuby ha spiegato come sta crescendo la necessità di promuovere l'armonizzazione tra i domini nell'era attuale della cosiddetta astronomia multi-messaggero. Ciò comporta l'osservazione di varie particelle "messaggero" - come onde gravitazionali, neutrini e raggi cosmici - che possono rivelare informazioni diverse sulle stesse sorgenti, fornendo potenzialmente una visione senza precedenti dell'universo e delle sue origini.

L'armonizzazione è fondamentale anche per l'astronomia nel dominio del tempo, che esplora come gli eventi astronomici variano nel tempo. Gli eventi ora esplorati sono spesso transitori, con molti, come le raffiche radio veloci, della durata di pochi millisecondi. Catturarne molteplici aspetti richiede quindi un rapido dispiegamento di telescopi e strutture, che possono essere aiutati ancora una volta dalla collaborazione. "Questa astronomia nel dominio del tempo esploderà nei prossimi anni", ha detto il dottor Cuby. "Questa è davvero l'età d'oro dell'astronomia."

Il professor Gerry Gilmore, un cosmologo dell'Università di Cambridge che è coinvolto nell'ORP come coordinatore scientifico di OPTICON, ha approfondito ulteriormente. "Questo è il tipo di scienza che facciamo ora, in cui scopri qualcosa che di solito è molto variabile e molto spesso è transitorio", ha detto. 'È tutto finito molto rapidamente e non hai un'altra possibilità. Vuoi quindi essere in grado di portare l'intera gamma di potenziali capacità nell'osservare quel particolare posto nel cielo ora.'

In precedenza, ha affermato il Prof. Gilmore, catturare un evento transitorio si basava su un'enorme quantità di fortuna nel cercare nel posto giusto al momento giusto, ma ORP offre la possibilità di "pianificare di essere fortunati" attraverso sforzi più mirati tra diversi ricercatori e apre lo "spazio di scoperta" in astronomia.

"Non appena la tecnologia è diventata disponibile per iniziare a cercare eventi su scala temporale sempre più breve, ecco, abbiamo scoperto che ci sono tutti:l'universo è pieno di cose. E sono le cose più estreme che accadono più velocemente.'

Onde gravitazionali

Gran parte di questa astronomia multi-messaggero e nel dominio del tempo è agli inizi, ma viene aperta dai progressi nelle tecnologie e dai nuovi dispiegamenti di osservatori all'avanguardia in tutto il mondo.

Un'area emergente che ORP spera possa essere stimolata dalla collaborazione è quella delle onde gravitazionali. Rilevate per la prima volta nel 2015, queste sono increspature nello spazio-tempo formate da alcuni degli eventi più catastrofici dell'universo, come la collisione di coppie di buchi neri.

Questo novembre, un team internazionale di astronomi ha annunciato il rilevamento di un numero record di onde gravitazionali, aggiungendo 35 nuove osservazioni nel corso di circa sei mesi per portare il totale a 90 finora. I risultati, ritengono, aiuteranno ulteriormente la nostra comprensione dell'evoluzione dell'universo e di argomenti come la vita e la morte delle stelle.

Con lo studio correlato che elenca più di 1.600 autori da tutti gli angoli del mondo e sfrutta circa 100 strumenti terrestri e spaziali, inclusi telescopi visibili, infrarossi e radio, osservatori di neutrini e raggi gamma e strumenti a raggi X, questo riflette l'ampia collaborazione che ha luogo nell'astronomia moderna.

Uno degli autori, il dottor Sarp Akcay, fisico teorico dell'University College Dublin in Irlanda che non è coinvolto nell'ORP, ha affermato che l'iniziativa ORP sembra promettente per ispirare scoperte più rapide.

"Questo tipo di collaborazione su larga scala sarà estremamente utile per l'astronomia delle onde gravitazionali, e ancor di più per la cosiddetta astronomia multi-messaggero", ha affermato. "Con più telescopi che si uniscono a una rete globale, le osservazioni di follow-up possono essere effettuate più rapidamente in futuro, aggiungendo alla nostra conoscenza di questi eventi".

Il Prof. Gilmore ha affermato, nel frattempo, che, sebbene l'obiettivo principale di ORP sia quello di ispirare la collaborazione piuttosto che svolgere indagini specifiche in sé, un banco di prova per il progetto sta combinando la ricerca di buchi neri nelle lunghezze d'onda ottiche e radio per saperne di più la loro natura, esattamente quanto sono comuni questi oggetti e se le teorie su di essi sono corrette.

E con la sola Via Lattea che si pensa possa ospitare milioni di buchi neri, che sono spesso formati dalla morte di stelle massicce, c'è molto da scoprire. "C'è una manciata di loro che sono stati osservati in circostanze molto speciali", ha detto il prof. Gilmore. "Quindi abbiamo visto la punta dell'iceberg, ma prevediamo che ce ne siano un numero enorme."

Vista a lungo termine

Sebbene siano i primi giorni per ORP, che è stato lanciato a marzo, e il modo esatto in cui si sviluppa deve ancora essere visto, il dottor Cuby e il suo team sperano che il progetto pilota possa successivamente passare a un progetto sostenibile a lungo termine oltre l'attuale durata programmata fino a quando all'inizio del 2025. L'obiettivo è anche quello di consentire l'accesso aperto a coloro che si trovano in tutto il mondo, ampliando le possibilità di coinvolgimento di ricercatori e paesi precedentemente sottorappresentati.

Il Prof. Gilmore ha affermato, nel frattempo, che le comunità separate sono andate sempre più convergendo negli ultimi anni, mentre i progetti OPTICON e RadioNet hanno già stabilito solide reti di collaborazione nei loro singoli domini nel corso di molti anni. "La comunità è cambiata costantemente negli ultimi decenni", ha affermato. 'Le persone hanno formato squadre e utilizzato una serie di strutture per un determinato argomento scientifico. L'astronomia a più lunghezze d'onda è la realtà del modo in cui lo facciamo attualmente.'

Con il progetto ORP, ha affermato:"Ora, dovrebbe essere possibile per un gruppo di giovani scienziati entusiasti di scegliere il proprio leader, lei scrive la proposta e fa il ping:il team va via".

Il professor Anton Zensus, coordinatore scientifico di RadioNet nel progetto ORP, ritiene che l'iniziativa sia un "passo cruciale" per approfondire il campo dell'astronomia che consentirà un quadro molto più ricco dell'universo.

"L'uso della multifrequenza ci consente di comprendere meglio i segreti dell'universo", ha affermato. 'ORP consentirà una rapida reazione a fenomeni astronomici inaspettati e transitori nel cielo, come i lampi di raggi gamma. Il nostro obiettivo è ottenere un'immagine completa che illumini tutti gli aspetti dei fenomeni.'

Il dottor Zensus ha aggiunto che riunire le comunità radio e ottica per armonizzare l'astronomia è un "passo cruciale per renderlo attraente per gli utenti di tutte le comunità astronomiche" e aiutare ad aprire quest'area della scienza anche agli utenti non specializzati. "Un approccio multi-messaggero approfondirà la nostra comprensione dei fenomeni astronomici e allo stesso tempo creerà nuove domande e approcci", ha affermato.

La ricerca in questo articolo è stata finanziata dall'UE. Se ti è piaciuto questo articolo, considera di condividerlo sui social media.