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28 Ott 2009

Non si può certo negare che il primo anno di attività di FERMI, il satellite di esplorazione a raggi gamma della NASA frutto di una vasta collaborazione internazionale in cui ASI, INFN e INAF hanno giocato un ruolo di primissimo piano, non sia stato ricco di successi. Sono soprattutto le rilevazioni del principale strumento di bordo, il LAT (Large Area Telescope, realizzato proprio in Italia), ad aver dato contributi rilevanti alla ricerca scientifica. Scannerizzando l'intero universo ininterrottamente ogni tre ore,  FERMI ha permesso di ridisegnare una mappa dello spazio profondo con una risoluzione che non ha precedenti, individuando oltre mille sorgenti di raggi gamma, la radiazione elettromagnetica a più alta energia.

In particolare, un articolo pubblicato oggi dalla rivista Nature riporta i risultati delle misurazioni condotte su un recente rilevamento. Il quadro complessivo che ne esce permette di fare chiarezza su alcuni degli aspetti più dibattuti della fisica teorica. Le recenti teorie sulla gravità quantistica immaginano che lo Spazio-Tempo abbia una struttura oscillante e "schiumosa", che secondo alcuni modelli potrebbe far muovere i fotoni dei raggi gamma ad alta energia un po' più lentamente degli altri. Questo violerebbe l'assunto che sta alla base della teoria della relatività di Einstein, secondo il quale tutte le radiazioni elettromagnetiche (onde radio, infrarossi, luce visibile, raggi X e raggi gamma) viaggiano nel vuoto alla medesima velocità (è la cosiddetta invarianza di Lorentz).

Bene. Il 10 maggio 2009 FERMI  (seguito poi da altri strumenti) ha rilevato una breve esplosione di raggi gamma, catalogata GRB090510, avvenuta - secondo i calcoli  - in una galassia lontana 7,3 miliardi di anni luce. Si tratta di quel genere di brevi e intense esplosioni che gli astronomi associano al collasso di una stella di neutroni. I fotoni rilevati dal LAT di FERMI durante i 2,1 secondi dell'esplosione hanno energie molto distanti tra loro, fino a un milione di volte. E tra i fotoni a più bassa energia e quelli a più alta, FERMI ha rilevato una differenza di  nove decimi di secondo.

"Questa misurazione contraddice i nuovi approcci teorici alla gravità e mostra come la teoria di Einstein resti valida" ha affermato il principal investigator del LAT, Peter Michelson, dell'Università californiana di Palo Alto.

"Il Gamma ray burst studiato dal satellite FERMI ha creato le condizioni ideali per mettere alla prova questa teoria, perché era potentissimo e molto distante" spiega il responsabile dell'ASI Data Center, Paolo Giommi. "Vista la grandissima distanza percorsa dai fotoni per arrivare sino a noi, se gli X e i gamma avessero viaggiato a velocità diverse l'effetto sarebbe stato evidente. I dati mostrano che tra l'arrivo del primo fotone X e del primo fotone gamma ci sono 0.9 secondi di differenza. Ovviamente è possibile che siano effettivamente stati creati a 0,9 secondi di distanza e abbiano viaggiato alla stessa velocità, oppure tutti i casi intermedi. Ma anche in caso siano stati creati assieme, sappiamo che la differenza di velocità tra i due non può superare quei 0,9 secondi sulla distanza percorsa. Lo studio permette quindi di imporre un limite teorico alla violazione dell'invarianza di Lorentz".

L'articolo dedicato a FERMI fa il paio con un altro, sempre pubblicato il 29 ottobre su Nature, dedicato a un altro gamma ray burst "da record", studiato questa volta dal satellite della NASA Swift. Si tratta del GRB GRB 090423, risalente al 23 aprile 2009 e in assoluto l'oggetto più distante mai osservato, risultato di una esplosione stellare avvenuta circa 13 miliardi di anni fa. Il fatto che si tratti di un gamma ray burst prova che stelle di grande massa si formavano già appena 630 milioni di anni dopo il Big Bang, corrispondenti al 5 per cento dell'età attuale dell'Universo. Con lo studio di questo evento, Swift (altra missione che vede una importante partecipazione italiana, ancora una volta con il coinvolgimento dell'ASI ASDC per il processamento dei dati) ha aperto una finestra su una fase della storia dell'Universo di cui finora non si era mai riusciti a osservare nulla: il "Medio Evo Cosmico", tra 800 e 900 milioni di anni dopo il Big Bang.

• »Il progetto FERMI/GLAST