ROSAT

acronimo di ROentgen SATellite. Osservatorio orbitante per l'indagine celeste in radiazione X, è stato lanciato dalla NASA nel giugno 1990 dalla base di Cape Canaveral. Lungo 4,5 m, pesante 2570 kg, dotato di tre telescopi, ROSAT si è introdotto in un'orbita circolare iniziale di 580 km di quota (discesa, in seguito, a 545 km). Il collettore di radiazione XRT (X-Ray telescope) si basa sulla tecnica dell'incidenza radente dei fotoni sulle superfici di un duplice sistema di cilindri concentrici, posti in serie e coassiali con l'asse ottico strumentale. Le loro superfici riflettenti – rivestite in oro – sono lavorate secondo curvature paraboliche (1° sistema) e iperboliche (2° sistema) allo scopo di ottenere la focalizzazione dei fotoni sul piano dell'immagine. Con apertura di 84 cm e focale di 240 cm, l'XRT è equipaggiato con tre strumenti posizionabili alternativamente: due sensori di posizione a contatori proporzionali PSPC (2° di campo, 25" di risoluzione angolare) e un formatore d'immagine ad alta risoluzione HRI (0,5° di campo, 4" di risoluzione). Lo strumento risponde alla radiazione X “molle” di energie fotoniche comprese fra 100 e 2000 eV (100-106 Å di lunghezza d'onda). Un secondo telescopio di gran campo per raggi X è costituito dalla WFC (Wide Field Camera, apertura 57,6 cm, focale 52,5 cm, utilizzabile in due modalità, rispettivamente con 5 e 2,5° di campo). Un terzo telescopio è dedicato all'ultravioletto estremo, una gamma di lunghezze d'onda – compresa fra 300 e 60 Å (40-200 eV) – che viene completamente assorbita dall'atmosfera terrestre: con un sistema focalizzatore anch'esso a incidenza radente, di apertura pari a 24 cm – che peraltro si limita a solo 100" di risoluzione angolare – lo strumento consente anche l'uso della WFC. L'osservatorio ROSAT – dedicato allo scopritore dei raggi X, W. Röntgen – ha dimostrato di essere in grado di raggiungere sorgenti di radiazione energetica almeno 100 volte più deboli di quelle rilevate dai satelliti precedenti, dall'Uhuru agli HEAO, fra cui il Copernicus e l'Einstein. Mantenendo le aperture ottiche costantemente orientate in direzione ortogonale alla congiungente Sole-Terra (onde evitare l'inquadramento diretto dei due astri, e in modo di completare un'intera scansione della volta celeste nel termine di 6 mesi), il satellite orbitante ha fornito un campionario di almeno centomila oggetti assolutamante peculiari per le altissime temperature (1-100 milioni di gradi) che li contraddistinguono. Il progetto ROSAT venne concepito nel 1975 all'Istituto Max Planck (Monaco) per la fisica extraterrestre; a esso ha aderito un consorzio scientifico tedesco (rivelatori PSPC), statunitense (camera HRI, assistenza al lancio) e del Regno Unito (camera WFC). § Nonostante alcune avarie e malfunzionamenti in fase di collaudo (perdita accidentale del controllo d'assetto; esposizione al Sole dei sensori) l'osservatorio orbitante è entrato definitivamente in fase operativa alla fine del 1991, iniziando con un programma rivolto a una nutrita varietà di sorgenti celesti: residui gassosi di supernova, nane bianche, centri sospetti di buchi neri, corone stellari, aloni intergalattici, quasar; in altri termini, tutte le possibili sedi di attivazione energetica per il plasma gassoso. L'XRT ha mostrato che lo sviluppo delle corone stellari – a somiglianza di quella del Sole – si manifesta di preferenza intorno ad astri giovani, a rapida rotazione (Pleiadi, Hyadi, associazione in Orione, in Camaleonte, ecc.) e specialmente se associato a energica convezione interna. La WFC ha rivelato l'intenso irraggiamento in ultravioletto degli stadi iniziali di collasso stellare in nana bianca allorché la conversione dell'energia gravitazionale in calore è elevata; l'inattesa scarsezza di campioni ad alta temperatura – su 100 esemplari esaminati – sembra indicare che il raffreddamento delle nane bianche costituisce un processo così rapido da imporre qualche revisione alla teoria. Peraltro, la corrispondente diffusione di nane bianche a bassa temperatura (e luminosità) accresce il loro possibile contributo alla massa di materia occulta ricercata dai cosmologi. A ROSAT va il merito d'aver contribuito a far luce su GEMINGA (GEMINi-GAmma) – la sorgente pulsante in radiazione gamma nella costellazione dei Gemelli – grazie al riconoscimento d'essere la controparte, in radiazione X, d'una pulsar di 300.000 anni d'età, con periodo identico (0,237 secondi). Le interazioni energetiche che si verificano fra i fronti delle bolle gassose in avanzamento e i gas interstellari o intergalattici hanno costituito – e costituiscono – uno dei campi di ricerca più congeniali ai rilevamenti di ROSAT. Le strutture filamentari (per esempio, il Velo del Cigno) dei residui in espansione lasciati dalle supernovae si dimostrano tanto più intense in radiazione X quanto più esse appaiono luminose nel visuale. Indagini in tal senso sono state approfondite nei confronti di RCW86, relitto d'una supernova apparsa 1800 anni or sono nel Centauro; di DEM L316, consistente in due formazioni di natura analoga in collisione reciproca entro la Grande Nube di Magellano; della vasta nube delle Vele, la cui associazione alla pulsar interna (PSR 0833-45) rimaneva argomento di dibattito. In tutti i casi menzionati, i dati energetici e morfologici forniti da ROSAT hanno consentito di superare molte difficoltà d'interpretazione e di acquisire nuove, importanti nozioni nei riguardi della dinamica che governa i fronti d'urto propagantisi all'interno della materia diffusa. Infine, le qualità strumentali di ROSAT si sono rivelate preziose nel porre in evidenza alcuni processi di alta drammaticità che si svolgono nelle regioni centrali di alcune galassie: ci riferiamo alla formazione in massa di intere associazioni di stelle massicce con tempi così brevi da potersi definire “esplosivi” (milioni di stelle in pochi milioni di anni!). Gli astri evolvono rapidamente finendo con l'esplodere in supernovae e con l'incrementare (tramite le onde d'urto) la formazione di ulteriori stelle, in una catena di eventi energetici che innalzano a decine di milioni di gradi i livelli termici del materiale gassoso, diventandone, altresì, la principale causa d'espulsione nello spazio esterno. Aloni fortemente emittenti in radiazione X si sviluppano infatti lungo gli assi polari (forse magnetici?) di galassie note come M 82 (Orsa Maggiore), M 49 (Vergine); ma appaiono circondare interi ammassi di galassie (vedi NG C 2300 in Cefeo) – nonché la generalità dei quasar – quale risultato della più vigorosa attività di formazione stellare che, a preferenza delle galassie isolate, in quelli si verifica. Alla fine del 1996 le sorgenti sulle quali l'osservatorio orbitale ha svolto indagini comprendono 170 quasar, 120 galassie isolate, 130 ammassi di galassie, 60 residui gassosi di supernovae, 420 stelle. A partire dall'aprile 1993, la sua attività osservativa ha cominciato a essere integrata da quella di ALEXIS (Array of Low Energy X-ray Imaging Sensors) satellite dotato d'una batteria di sei piccoli ricettori per radiazione “molle” destinati al rilevamento di emissioni X a carattere transiente. Nondimeno, i tecnici di volo NASA del Goddard Space Flight Center hanno mantenuto in attività ROSAT fino al 1998, quando esso fu sostituito dall'AXAF (Advanced X-ray Astrophysics Facility).