Proposta – Messaggeri Invisibili: Scoprire l’Universo con l’Astronomia Multimessenger
L’astronomia multimessenger è un moderno approccio per lo studio dell’universo che combina diversi tipi di “messaggeri” cosmici per osservare e capire eventi e fenomeni astrofisici e darci la possibilità di esplorare aspetti ancora sconosciuti del mondo delle particelle elementari e delle loro interazioni fondamentali. Tradizionalmente, l’astronomia si è basata sulla luce elettromagnetica (come la luce visibile, i raggi X, i raggi gamma, ecc.) per studiare il cosmo. L’astronomia multimessenger allarga il campo di indagine ad altri tipi di segnali permettendo esplorare l’universo in maniere nuove e complementari.
I principali “messaggeri” di questa nuova astronomia sono:
La radiazione elettromagnetica (fotoni)
Le onde gravitazionali
I neutrini
I raggi cosmici
L’astronomia multimessenger permette di osservare l’universo attraverso più segnali complementari, ognuno dei quali offre informazioni diverse sugli stessi fenomeni (ad es.):
Eventi estremi come la fusione di stelle di neutroni o buchi neri possono essere rilevati sia tramite onde gravitazionali che attraverso radiazione elettromagnetica e neutrini, permettendo una comprensione molto più approfondita di tali fenomeni.
L’evento GW170817 del 2017 è stato il primo caso in cui la fusione di due stelle di neutroni è stata osservata rivelando sia le onde gravitazionali che i raggi gamma (onde elettromagnetiche) prodotti in tale fusione, offrendo un quadro straordinario e dettagliato di un singolo fenomeno cosmico.
L’astronomia multimessenger richiede sofisticate infrastrutture di ricerca con strumenti innovativi progettati e condotti da grandi collaborazioni internazionali. La presenza italiana in queste collaborazioni è numerosa e il nostro Paese ospita importanti installazioni.
Per illustrare agli studenti queste tematiche proponiamo un ciclo di 5 incontri, uno per ogni tipo di messaggero più uno introduttivo sull’astronomia multimessenger, presentati da ricercatori direttamente coinvolti nelle collaborazioni che progettano e utilizzano strumenti come: Ligo e Virgo per le onde gravitazionali e il futuro Einstein Telescope, Km3 e IceCube per la rilevazione dei neutrini, i telescopi spaziali come il Fermi Gamma-ray Space Telescope o il James Webb Space Telescope, i grandi osservatori di raggi cosmici come Il Cerenkov Telescope Array (CTA) per la gamma astronomia o l’ Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) sulla Stazione Spaziale Internazionale per la ricerca di antimateria nello spazio, ecc.
Docenti/Referenti
Gaetano Maron (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e CERN)
Antonio Masiero (Dipartimento di Fisica – Università di Padova)
Disponibilità: flessibile, da concordare