Inaugurato presso l’Osservatorio del Roque de los Muchachos nell’isola di La Palma (Canarie), il Large-Sized Telescope LST – 1, il più grande telescopio a raggi gamma dell’emisfero settentrionale, prototipo dei quattro LST previsti nel sito nord del progetto Cherenkov Telescope Array (CTA). LST – 1 ha una superficie riflettente parabolica di 23 metri di diametro, supportata da una struttura tubolare in fibra di carbonio, in grado di catturare la “luce Cherenkov”, ossia le debolissime radiazioni ultraviolette prodotte dal passaggio dei raggi gamma – fotoni di altissima energia di provenienza galattica ed extra galattica – nell’atmosfera terrestre. L’analisi dei dati degli LST potrà condurre gli scienziati allo studio delle sorgenti cosmiche dei raggi gamma di alta energia, e forse a gettare nuova luce su alcune delle grandi questioni ancora aperte riguardanti l’universo, quali l’origine dei raggi cosmici e la natura della materia oscura.

CherenKov Telescope Array (CTA) è un’iniziativa globale che vede impegnati oltre 1.400 scienziati e ingegneri di 31 Paesi nello sviluppo scientifico e tecnico dell’osservatorio di raggi gamma ad alta energia più grande e sensibile al mondo, grazie a 120 telescopi divisi tra due siti: uno, appunto, nell’emisfero nord presso l’Osservatorio di Roque de los Muchachos di La Palma, l’altro nell’emisfero australe vicino al sito dell’Osservatorio meridionale di Paranal, in Cile. L’Italia partecipa a CTA con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e con l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). L’obiettivo di CTA è lo studio dell’universo alle alte energie, per mezzo della rivelazione dei fotoni gamma. Queste indagini consentiranno di indagare i fenomeni astrofisici più violenti che avvengono nel nostro universo, ma potrebbero anche portare a informazioni preziose su aspetti ancora poco noti o addirittura sconosciuti, come la natura della materia oscura, che costituisce la maggior parte della materia esistente nel cosmo.

Il team di LST-1 è composto da oltre 200 scienziati di dieci Paesi: Brasile, Croazia, Francia, Germania, India, Italia, Giappone, Polonia, Spagna e Svezia. Fra loro anche il gruppo dell’Università di Udine. In questo sforzo internazionale, la leadership della progettazione e della gestione è stata condivisa tra Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de physique des particules – LAPP (Annecy, Francia), Max Planck Institute for Physics (Monaco di Baviera, Germania), INFN (Italia), Institute for Cosmic Ray Research – ICRR (Università di Tokyo, Giappone), Institute of High Energy Physics IFAE (Barcellona, Spagna) e Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas – CIEMAT (Madrid, Spagna).

In particolare, i ricercatori dell’Università di Udine hanno dato un contribuito alla realizzazione di LST – 1. «Il sistema di calibrazione della camera, indispensabile per risalire dal segnale elettrico al numero di fotoni rivelati – precisa Barbara De Lotto, coordinatrice del gruppo di Fisica astro-particellare del Dipartimento di Scienze matematiche, informatiche e fisiche (DMIF) dell’Ateneo friulano – è stato costruito e testato nei nostri laboratori in collaborazione con le sezioni INFN di Roma 1, sotto la guida di Maurizio Iori, e di Udine-Trieste». Diego Cauz e Michele Palatiello, ricercatore e assegnista di ricerca del DMIF, si trovano in questi giorni a La Palma per l’installazione e la messa in esercizio del sistema. Test di stabilità meccanica della camera di calibrazione sono stati effettuati nei laboratori del Dipartimento Politecnico di ingegneria e architettura (DPIA) di Udine. Inoltre, il progetto di Dottorato di ricerca in Informatica e Scienze matematiche e fisiche della dottoranda Alice Donini, in partenza anche lei per un periodo di osservazioni col telescopio precursore MAGIC a La Palma, verte sulla simulazione delle prestazioni del futuro CTA, ai fini di individuare le strategie osservative più efficaci.

I telescopi LST contribuiranno, assieme agli altri telescopi di CTA, a nuovi risultati e possibili nuove scoperte nel campo dell’astrofisica delle alte energie, nella fisica dei raggi cosmici e nell’astronomia multimessaggera, in sinergia con gli osservatori di neutrini e onde gravitazionali.

«I telescopi LST – spiega De Lotto – estenderanno il potenziale osservativo a sorgenti a distanze cosmologiche e più deboli. Sia la velocità di riposizionamento che la bassa soglia di energia sono fondamentali per gli studi di sorgenti transienti di raggi gamma nella nostra galassia, e per lo studio di nuclei galattici attivi e di raggi gamma ad alto redshift. Oltre a LST, saranno necessarie altre due classi di telescopi per coprire l'intera gamma di energia del CTA, da 20 gigaelectronvolt (GeV) a 300 teraelectronvolt (TeV): telescopi di dimensioni medie e piccole. Poiché i raggi gamma a bassa energia producono una piccola quantità di luce Cherenkov, per catturarne le immagini sono necessari telescopi con grandi specchi. Quattro LST saranno disposti al centro di entrambi gli osservatori di CTA, nell'emisfero settentrionale a La Palma, e meridionale in Cile».

Recentemente il progetto CTA è stato incluso nella roadmap 2018 di ESFRI, il Forum strategico europeo sulle infrastrutture di ricerca, e conta anche su finanziamenti dai programmi di ricerca e innovazione di Horizon 2020 dell'Unione Europea.