E’ caduta una stella: il satellite AGILE

29 Aprile 2024

Martina Cardillo

Era il 2008, e io ero una giovane laureanda di laurea specialistica in Scienze dell’Universo all’Università di Tor Vergata, quando scoprii il fascino dell’astrofisica delle alte energie grazie a un professore che, in quel momento, era responsabile di una piccola missione tutta italiana.

Questo professore del corso di astrofisica delle alte energie alla Facoltà di Scienze Matematiche Fisiche e Naturali di Tor Vergata era Marco Tavani, presidente dell’INAF fino a un mesetto fa circa, e la missione tutta italiana di cui era responsabile, in gergo scientifico chiamato Principal Investigator (PI), era il satellite per l’astronomia gamma AGILE – Astro-rivelatore Gamma ad Immagini Leggero. Chi segue Verbum Press ne ha sentito parlare svariate volte nella mia rubrica, nel contesto di articoli più ampli. Stavolta, però, questo articolo è tutto per lui e il motivo è semplice: dopo quasi 17 anni di onorato servizio, AGILE è rientrato in atmosfera lasciandoci scoperte entusiasmanti, ancora tanti dati da analizzare e un bel bagaglio di malinconia.

AGILE in fase di costruzione. Il rivelatore vero e proprio è il cubo in alto mentre laa parte nera e oro frontale, sono i pannelli solari. Credits: libro “AGILE ai confini dell’Universo”

La favola di AGILE inizia nel 1998, quando viene selezionato per il finanziamento proposto dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) per missioni di piccola taglia. In realtà, come di norma, il tutto inizia ben prima, quando prende vita nella testa della Scienziata per poterlo proporre al bando dell’ASI. Infatti, per vincere un finanziamento un team scientifico deve dimostrare, con progettazione e simulazioni, che la propria proposta non solo sia realizzabile, in termini logistici ed economici, ma anche che introduca qualcosa di nuovo rispetto a tutto ciò che è stato prima nel loro campo di studio. E AGILE rispettava le condizioni: è stato il primo a introdurre la tecnologia dei tracciatori al Silicio per rivelare i raggi Gamma, aumentando la risoluzione spaziale (cioè la capacità di capire la regione di cielo da cui provengono i fotoni) di circa 2-3 volte e permettendo la visibilità di una porzione di cielo maggiore con una sola osservazione (aumentando cioè il Campo di Vista rispetto ai precedenti strumenti). Il tutto in soli 350 chili di satellite. Per questo l’ASI, tra le varie proposte ricevute, decise di dare inizio alla favola di AGILE e del suo splendido team.

AGILE inizia il suo viaggio. L’immagine non è di alta qualità ma è quella originale dell Brochure cartacera diffusa in quei giorni.

Ottenuto il finanziamento, si procede con i passi successivi: la fase di costruzione ovviamente, grazie alle industrie coinvolte (capofila la Carlo Gavazzi Space (ora OHB Italia), la Thales Alenia Space (per gli equipaggiamenti prodotti nella sede di Milano), Rheinmetall e Telespazio (responsabile del segmento di terra), in parallelo al calcolo della traiettoria per il raggiungimento della sua orbita (un’orbita parallela al nostro equatore a circa 500km di altezza). Dopodiché, non ci si pensa ma i vari pezzi non sono costruiti tutti nello stesso posto e quindi bisogna assemblarli e pensare al sistema di trasporto finale, verso l base di lancio, che sia il più stabile e sicuro possibile. A questo punto, siamo a quasi 10 anni dall’ottenimento del finanziamento, con tantissime persone coinvolte (ingeneri, tecnici, informatici, fisici, metamatici), e bisogna capire da dove effettuare il lancio, considerando di certo l’aspetto economico ma soprattutto quello di sicurezza. Perché il lancio prevede solo due possibili conclusioni: va o non va.

AGILE sulla rampa di lancio all’interno del razzo vettore indiano. L’immagine non è di alta qualità ma è quella originale dell Brochure cartacera diffusa in quei giorni.

Potete quindi immaginare che la scelta della base di lancio non sia stata una cosetta buttata lì. Prima di tutto bisogna trovare un base e un lanciatore che facilitassero il più possibile il raggiungimento dell’orbita finale, un’orbita equatoriale come abbiamo detto. Per “facilitare il più possibile” si intende fare in modo che le manovre per inserire il satellite in quell’orbita siano ridotte al minimo, sia per una questione di sicurezza (più manovre implicano più possibilità di errori) che di costi (più manovre implicano più carburante e quindi più soldi). Le possibilità concrete non erano moltissime: Cape Canaveral era collocata troppo sopra l’equatore, la base russa con la sua Soyuz costava troppo come anche la base ESA in Guyana Francese col suo Ariane (entrambe adatte a lanci con peso molto più importante del nostro, oltretutto). Esisteva poi il Pegasus, dell’Orbital Science Corporation, una cosa da fantascienza: era alloggiato sotto un aereo che decollava da un›isola in mezzo all›Oceano Pacifico, lo portava in alta quota, e lo sganciava. Da lì il Pegasus arrivava in orbita e rilasciava il payload. Si trattava di un lanciatore militare e, per quanto fighissimo, costava anch’esso decisamente troppo. Insomma, dopo ricerche spasmodiche, l’Indian Space Research Organisation (ISRO) propose di riadattare il proprio lanciatore, il PSLV-8, ottimizzato per lanci in orbita polare (quindi un’orbita che passa sopra i poli), per lanci in orbita equatoriale. E non solo presentarono un progetto solido in pochissimo tempo ma lo fecero a un costo irrisorio, dovuto anche al fatto che AGILE sarebbe stato il loro lancio di test.

Compromesso trovato e tutto stabilito. Più o meno.

Marco Tavani spacca la noce di cocco. Credits: libro AGILE ai confini dell’universo

Agli americani, infatti, non andò giù la scelta di lanciare dall’India e le aziende statunitensi che avevano fornito la scheda GPS e quella di memoria imposero di dissaldare le loro componenti e sostituirle a causa delle leggi di esportazione americane su materiale di alta tecnologia (così almeno dissero… Ma casualmente il loro satellite gamma Fermi, cuginone di AGILE, stava subendo dei ritardi per il lancio).Tutto questo nonostante il satellite fosse pronto e tutti i test fossero stati effettuati. E, come racconta l’astrofisica Patrizia Caraveo: “tra i miliardi di documenti portati alla luce da WikiLeaks, anni dopo abbiamo scoperto un carteggio tra ambasciate Usa dove si paventava che il lancio di Agile potesse rovinare i rapporti bilaterali Italia-Usa. Mica male come inizio per il nostro Agile. Il resto è stato ancora meglio e il futuro è pieno di promesse.” Quando tutto sembrò in ordine, alla vigilia del lancio, anche la ditta americana che aveva fornito le ruote d’inerzia (necessarie a mantenere l’equilibrio e la stabilità di AGILE) ha cominciato ad avere dubbi sull’esportabilità delle loro componenti ma a quel punto non c’era più “trippa per i gatti”: AGILE era sulla rampa di lancio e la ruota d’inerzia rimase (e fu anche la prima cosa a rompersi due anni dopo il lancio, per dire, ma il team reinventò AGILE trovando una nuova configurazione di osservazione). Come al varo di ogni nave la bottiglia di vino che si rompe rappresenta il buono auspicio, in India questo buono auspicio era rappresentato da una noce di cocco che bisognava rompere prima del lancio. In un contesto del genere, potete ben immaginare come, nonostante si parli di Scienza, quella cerimonia indiana di “rottura della noce di cocco” rappresentò un momento di grandissima tensione. Sì sì, è vero, tutta superstizione però… Ma fortunatamente Marco Tavani non fallì e AGILE ebbe la benedizione “degli dei delle nuove imprese”. Bene, la parte scaramantica era andata alla grande ma a quel punto arrivava la scienza, cioé quindi il lancio vero e proprio, dal quale dipendeva non solo AGILE in quanto missione Scientifica, ma tutto l’entourage di persone, soprattutto precarie, che avevano lavorato al progetto.

La Nebulosa del granchio vista da AGILE. A sinistra la regione di cielo che la contiene osservata normalmente, a destra la stessa regione di cielo durante l’aumento di flusso.

23 aprile 2007, ore 12:00 italiane. Conto alla rovescia e AGILE parte a bordo del suo razzo vettore. Tutto sembra andare per il meglio, passetto dopo passetto, ma per esserne totalmente sicuri, si attende il completamento della sua prima orbita e il suo passaggio sopra alle antenne del Centro Spaziale (ancora operativo) a Malindi, in Kenya, appartenente all’Università La Sapienza di Roma e all’ASI, che hanno il compito di ricevere i suoi dati. E dopo i 90 minuti necessari al compimento della prima orbita, ecco il tanto agognato BIP. La favola diventa realtà!

Pensate che, proprio dalla stessa base di lancio di AGILE, il 14 luglio 2023 è partita la sonda Indiana Chandrayaan-3, la prima ad atterrare sul Polo Sud Lunare, aprendo la strada per il progetto ARTEMIS (ne abbiamo parlato proprio su Verbum). Ma torniamo a noi.

Lo spettro (cioé la distribuzione del flusso in energia) del resto di Supernova W44. I dati sono dal Very Large Array nella banda radio, da AGILE (celeste) e Fermi (blu) nel gamma. Le curve sono ottenute col modello teorico usato per spiegare i dati. Credits: Cardillo et al. 2014

Dopo il sollievo del primo BIP che confermò l’arrivo dei dati del satellite alle antenne di Malindi, iniziava la fase dedicata della calibrazione dello strumento. Quello che succede è che si prendono i dati da una sorgente ben conosciuta e ci si assicura che siano coerenti con quelli raccolti da altri strumenti che lavorano nella stessa banda energetica. Nell’astronomia gamma, questa sorgente di calibrazione è la Crab Nebula (Nebulosa del Granchio) perché risulta essere molto stabile nella banda gamma, appunto, e con un flusso quindi praticamente costante. Per questo motivo, quando nell’ottobre del 2007, a neanche 6 mesi dal lancio, i dati di AGILE mostrarono un flusso della Crab molto più alto di quello aspettato, nessuno del team si fidò dei dati pensando a un errore del software di analisi dati durante la calibrazione.

E invece… Il 22 settembre del 2010, quindi ormai a strumento ben rodato, i dati di AGILE mostrarono di nuovo un aumento del flusso gamma della Crab, addirittura maggiore di quello del 2007. A quel punto si era certi che AGILE stesse funzionando e quindi il team fece l’annuncio tramite la Rete “The AStronmer’s Telegram” (https://www.astronomerstelegram.org/?read=2855).

Un annuncio che, dopo la conferma da parte dell’altro grande satellite gamma Fermi, quello americano. rivoluzionò talmente la conoscenza sulle sorgenti gamma e la loro capacità di accelerare particelle da far conferire a Marco Tavani e all’AGILE team il premio “Bruno Rossi nel 2012”. Questo premio prestigioso fu istituito nel 1985 dalla High Energy Astrophysics Division dell’American Astronomical Society e viene assegnato ogni anno per contributi significativi all’astrofisica delle alte energie.

Io e il modellino cartaceo di AGILE usato durante gli eveti di divulgazione.

La variabilità della Crab, ancora oggi oggetto di studio perché non di facile comprensione, è in assoluto LA SCOPERTA di AGILE, ma non fu assolutamente l’unica. AGILE è stato anche il primo strumento gamma a dimostrare che i resti di Supernova (creati dall’onda d’urto delle esplosioni di Stelle più grandi di circa 8 volte la massa del nostro Sole) possono accelerare i raggi cosmici, particelle ad altissima energia che arrivano sulla Terra da ogni direzione ma della cui origine sappiamo ben poco, nonostante sia passato un secolo della loro scoperta. Io ho avuto l’onore di essere la seconda autrice dell’articolo scientifico che ha mostrato questi risultati. Sempre AGILE ha scoperto poi l’emissione gamma prodotta dal sistema binario Cygnus X3, costituito da una stella di neutroni e un buco nero, e ancora, AGILE è stato il primo a iniziare a studiare in modo mirato i cosiddetti Terrestrial Gamma Ray Flashes, lampi gamma provenienti dalle nostre nuvole e probabilmente legati ai temporali, contribuendo a dare una spinta davvero importante a questo campo. Insomma, un piccolo satellite tutto italiano che ha accumulato soddisfazioni su soddisfazioni, forse inaspettatamente ma con merito indiscusso (un po’come Jannik Sinner e come la Roma del DDR allenatore).

Il successo di AGILE è in gran parte dovuto alla sua squadra e al suo responsabile, Marco Tavani, che sono riusciti a spremere il satellite fino all’ultimo, reinventandolo e sfruttandolo quanto possibile. Per esempio, dopo più di 10 anni di servizio, con qualche strumento che aveva iniziato a fare i capricci, AGILE è stato inserito tra i protagonisti della campagna multi-messaggera seguita alla scoperta delle onde gravitazionali del 2014. Le onde gravitazionali, almeno quelle più “facilmente rilevabili da Terra”, possono essere generate dalla fusione di due buchi neri, da quella di un buco nero e una stella di neutroni o di due stelle di neutroni. Negli ultimi due casi, l’evento può generare anche un segnale elettromagnetico, cioè luminoso (in diverse bande dello spettro, dal radio al gamma) e quindi, ogni qual volta che LIGO e VIRGO, i due rivelatori esistenti di onde gravitazionali, comunicavano la rivelazione di un evento gravitazionale, tutti li strumenti della campagna puntavano nella direzione della possibile sorgente cercandone il segnale. E AGILE è stato uno di questi.

Insomma, il piccolo orgoglio italiano ha fatto davvero di tutto prima di iniziare a “perdere” lentamente la sua orbita a causa, banalmente, della vecchiaia.

Così, eccoci arrivati alla fine della favola: dopo essere stato spento il 18 gennaio 2024, dovendo ricorrere “all’inganno” (gli è stato inviato un segnale di “errore” via software) perché il nostro gioiellino non voleva saperne di mollare, ha galleggiato sopra le nostre teste ad altezze sempre più basse finché, proprio il giorno di San Valentino, per tuffarsi nella nostra atmosfera e bruciare ogni suo singolo pezzetto. E questo piccolo grande orgoglio dell’astrofisica italiana ora è tornato “polvere di stelle”.

I suoi dati, però, sono tutti nei nostri archivi e chissà se tra loro c’è nascosto da qualche parte un piccolo tesoro, un po’ come succede vagando per Roma nonostante i si abiti da quasi 40 anni. Lo vedremo nei prossimi anni ma intanto l’eredità scientifica, sia a livello di scoperte che di scienziata cresciuta con lui, è un piccolo grande tesoro.

Vi lascio con qualche verso scritto da me medesima sulla mia pagina per elebrare la fine dell’epoca del nostro piccolo grande AGILE:

«Ormai quasi ben diciassette anni fa,

da› a piccola base indiana de Sriharikota,

partiva ‹n satellite piccolo e patriota,

che l› universo gamma voleva osserva›.

Er lancio anno› bene tra applausi e fervore,

AGILE era er nome e l› Italia er genitore .

Co› la sua messa in orbita e li primi risultati,

ricompensava lavoro e sacrificio de scienziate e scienziati.

Io arivai a conoscelo solo un anno dopo,

affascinata da st›universo sconosciuto,

dall› entusiasmo de›chi lo aveva realizzato