La sfida di Crystal Eye ai lampi di radiazione gamma

Già lo scorso anno abbiamo raccontato uno degli assi portanti di Astra: lo sviluppo di Crystal Eye, uno strumento cardine dell’attività del work package 1 di Astra, quello dedicato allo sviluppo di nuove tecnologie hardware.
 

Il lavoro alla sperimentazione è proseguito in questi mesi. Ovviamente, lo sviluppo di un prototipo del genere è frutto di un percorso complesso. Il Crystal Eye, infatti, si basa su una tecnologia innovativa che sfrutta nuovi materiali e sensori: “Stiamo realizzando uno strumento scientifico compatto e altamente sensibile che possa operare in orbita, monitorando costantemente l'intero cielo per rilevare i lampi di radiazione gamma”, racconta Ivan De Mitri (nella foto), professore ordinario di fisica sperimentale al Gran Sasso Science Institute, e responsabile del work package 1 nell’ambito del progetto Astra.
 

I lampi di radiazione gamma sono eventi che avvengono a distanze enormi dall'osservatore. Tra i fenomeni più misteriosi e potenti dell'universo, la loro profonda comprensione rimane tuttavia ancora un obiettivo ambizioso per la scienza.
 

La caratteristica principale del prototipo risiede nell'uso di cristalli scintillanti che emettono un flash di luce ogni volta che vengono colpiti da radiazioni ionizzanti, come quelle prodotte dai lampi gamma. "Questi cristalli, quando investiti da radiazioni ad alta energia, producono scintille di luce che vengono catturate da fotomoltiplicatori al silicio, dispositivi compatti e a basso consumo energetico", aggiunge il professore del GSSI. Questo approccio consente di ridurre le dimensioni del dispositivo senza compromettere la sua capacità di rilevamento.
 

A differenza di altri strumenti, Crystal Eye non è limitato a un singolo tipo di misurazione, ma può essere utilizzato per rilevare vari tipi di radiazioni. Questi eventi, scoperti negli anni '60 del Novecento, furono inizialmente interpretati come segnali di test nucleari durante la guerra fredda. Tuttavia, ulteriori studi hanno rivelato che la loro origine è astrofisica, generata da eventi catastrofici nel cuore dell'universo: “Oggi sappiamo che i lampi gamma sono causati da fenomeni estremi, come la morte di stelle massicce o la fusione di stelle di neutroni, che rilasciano enormi quantità di energia”, commenta De Mitri.
 

Il dispositivo è progettato per raccogliere questi segnali luminosi con una precisione millimetrica. Una volta individuati, il sistema è in grado di inviare immediatamente un allarme alla comunità scientifica, indicando la posizione precisa di queste radiazioni nel cielo. “La rapidità con cui possiamo localizzare un evento di questo tipo è cruciale per consentire agli altri strumenti di studiarlo in modo complementare”, afferma il ricercatore, riferendosi alla capacità di sfruttare il progetto nell’ambito di un approccio multimessenger, di cui abbiamo già parlato in passato.
 

La capacità di rilevare lampi gamma in tempo reale ha applicazioni non solo in astrofisica, ma anche in altri campi della scienza. Per esempio, i cristalli utilizzati potrebbero essere impiegati anche per monitorare fenomeni atmosferici terrestri, come i Terrestrial Gamma-ray Flashes (TGF), che si verificano durante tempeste molto potenti: “Anche se questi eventi non hanno origine nello spazio, sono simili ai lampi gamma cosmici e ci forniscono dati importanti sulla fisica atmosferica”, spiega De Mitri.
 

Il prototipo di Crystal Eye sarà testato a bordo della missione Space Rider dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA): "Per noi Space Rider rappresenta una fase cruciale del progetto, poiché ci permetterà di verificare il funzionamento dei dispositivi e di raccogliere dati sul loro comportamento durante il volo", dice De Mitri. Il lancio è previsto per la fine del 2026, con il ritorno del payload sulla Terra per l'analisi post-missione.
 

Con Crystal Eye ci si può aprire a una nuova frontiera nell'osservazione degli eventi più estremi nel cosmo. Questo grazie a collaborazioni internazionali, che dimostrano come la ricerca possa essere applicata anche in contesti interdisciplinari, unendo competenze astrofisiche, tecnologie avanzate e una visione ben focalizzata sul futuro dell'esplorazione spaziale.