Un lancio di razzo sonda.(Credit: NASA)

Lo studio degli oggetti astronomici alle più alte energie dei raggi X e dei raggi gamma è iniziato nei primi anni 60. Prima di allora, gli scienziati sapevano che il Sole era una fonte intensa in queste bande d’onda, ma non avevano osservato altri oggetti nei raggi X. L’atmosfera terrestre assorbe la maggior parte dei raggi X e dei raggi gamma, per cui erano necessari voli razzo che potessero sollevare carichi utili scientifici al di sopra della satmosfera terrestre. Il primo volo a razzo per rilevare con successo una fonte acosmica di emissione di raggi X fu lanciato nel 1962 da un gruppo dell’American Science and Engineering (AS&E), tra cui gli scienziati Riccardo Giacconi, Herb Gursky, Frank Paolini e Bruno Rossi. Questo volo a razzo utilizzò un piccolo rivelatore di raggi X, che trovò una fonte molto luminosa che chiamarono Scorpius X-1. (Così chiamato perché fu la prima sorgente di raggi X trovata che apparve nel cielo nella costellazione di Scorpius).

Negli anni ’70, satelliti astronomici dedicati ai raggi X, come Uhuru, Ariel 5, SAS-3, OSO-8 e HEAO-1, svilupparono questo campo della scienza ad un ritmo stupefacente.

Gli scienziati ipotizzarono che i raggi X provenienti da sorgenti stellari nella nostra galassia provenissero principalmente da un cosiddetto “binario a raggi X”. I binari a raggi X consistono in una stella di neutroni in un sistema binario con una stella normale. I raggi X in questi sistemi provengono dal materiale che viaggia dalla stella normale alla stella di neutroni in un processo chiamato creazione. Per altri sistemi, la massa dedotta dell’oggetto che emette raggi X ha sostenuto l’idea dell’esistenza di buchi neri, perché erano troppo massicci per essere stelle di neutroni. Altri sistemi mostravano un caratteristico impulso di raggi X, proprio come si è scoperto che fanno gli ascar nel regime radio, il che permetteva di determinare la velocità di rotazione della stella di neutroni.Infine, alcune di queste sorgenti galattiche di raggi X sono risultate essere altamente variabili. Infatti, alcune sorgenti apparivano nel cielo, rimanevano luminose per alcune settimane e poi sparivano di nuovo dalla vista. Tali sorgenti sono chiamate transitori di raggi X.

Concezione artistica di un sistema binario a raggi X.(Credit: NASA/GSFC)

Si è anche scoperto che le regioni interne di alcune galassie emettono raggi X. Si ritiene che l’emissione di raggi X da questi nuclei galattici attivi derivi da gas ultra-relativistico vicino a un buco nero molto massiccio al centro della galassia. Infine, un’emissione diffusa di raggi X è stata trovata in tutto il cielo.

Lo studio dell’astronomia a raggi X è continuato attraverso una serie di satelliti che sono stati attivi dagli anni ’80 ai primi anni 2000: la serieHEAO, EXOSAT, Ginga, RXTE, ROSAT, ASCA, così come BeppoSAX, che ha rilevato il primo bagliore di un Gamma-ray Burst (GRB).

Una missione a raggi X che continua a contribuire ai dati disponibili ai ricercatori è il Chandra X-ray Observatory (CXO), l’attuale missione di punta della NASA per l’astronomia a raggi X. È stata lanciata nel luglio 1999, ed è progettata per rilevare i raggi X da regioni dell’universo molto calde e ad alta energia, come gli ammassi di galassie, le materie che circondano i buchi neri e le stelle che sono esplose.

Concezione artistica di Suzaku in orbita.(Credit: JAXA)

Un’altra attuale missione a raggi X è Suzaku, lanciata dal Giappone nel luglio 2005. È stata sviluppata congiuntamente dall’Istituto di Scienze Spaziali e Astronautiche dell’Agenzia Aerospaziale Giapponese (JAXA) e dal Goddard Space Flight Center della NASA.

Anche l’Europa ha una partecipazione nel campo dell’osservazione dei raggi X, nella forma della missione X-ray Multi-Mirror dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), chiamataXMM-Newton.Come Chandra, è stata lanciata nel 1999. È stata usata per osservare sorgenti di raggi X ultraluminose e trovare prove di buchi neri di massa intermedia.

La più recente missione a raggi X lanciata è NuSTAR, che è dedicata all’osservazione dei raggi X duri (raggi X di più alta energia che possono essere osservati da altri telescopi orbitanti a raggi X). NuSTAR cercherà i buchi neri e altre stelle collassate nella nostra galassia, mappando il materiale nei giovani resti di supernova e studiando i getti relativistici nei nuclei galattici attivi.

Concezione artistica di NuSTAR in orbita.(Credit: NASA/JPL-Caltech)

I dati provenienti da questi satelliti continuano ad aiutare la nostra ulteriore comprensione della natura di queste sorgenti e dei meccanismi con cui vengono emessi i raggi X e gamma. La comprensione di questi meccanismi può a sua volta far luce sulla fisica fondamentale del nostro universo. Guardando il cielo con strumenti a raggi X e gamma, raccogliamo informazioni importanti nel nostro tentativo di affrontare domande come come l’universo è iniziato e come si evolve, e ottenere qualche intuizione nel suo destino futuro.

Aggiornato: Settembre 2013