L'astrofisica ha il superpotere di permetterci di vedere ciò che resta invisibile ai nostri occhi. Un esempio è la radiazione gamma, la "luce" più energetica che esista, emessa soprattutto da quelle che sono le straordinarie "reincarnazioni" delle stelle: dai resti di Supernova alle pulsar fino ai buchi neri. 

Questa radiazione è talmente energetica che non possiamo metterla a fuoco e per questo abbiamo dovuto creare dei metodi ingegnosi per riuscire a catturarla e a studiarla. Viaggeremo tra questi oggetti straordinari immergendoci nel mondo dellǝ astrofisicǝ "gamma" e dei "superpoteri" che sfruttano per capirne i segreti più "esplosivi".

REFERENTE: Martina Cardillo (martina.cardillo@inaf.it)

La ricerca in Geologia Planetaria è ancorata nel dialogo tra le Scienze della Terra e la Planetologia. Nota anche come Astrogeologia, nasce negli anni ‘60 insieme all’esplorazione lunare. L’esplorazione spaziale infatti ha permesso di applicare le tecniche d’indagine geologica già rodate in ambito terrestre ad altri corpi solidi (rocciosi o ghiacciati) del Sistema Solare. Le investigazioni geologiche terrestri possono essere utilizzate per decifrare gli ambienti attuali e passati di altri pianeti, così come i paesaggi e le rocce extra-terrestri possono insegnarci molto sul distante passato della Terra. 

Le numerose tecniche geologiche applicabili all’investigazione di morfologia, stratigrafia, tettonica e vulcanesimo extra-terrestri, spaziano dalla cartografia planetaria, all’analisi strutturale, al modeling numerico, alle indagini di ambienti analoghi di campagna fino alla realtà aumentata. Tali tecniche non solo permettono di acquisire informazioni preziose sull’evoluzione della superficie esposta, ma anche di ricostruire la struttura interna dei corpi in esame. L’interpretazione geologica di superfici planetarie rilevate da remoto, permette la pianificazione e l’ottimizzazione delle indagini degli strumenti a bordo delle missioni spaziali. In conclusione, dalla sua nascita fino ad oggi, questa disciplina ha permesso e permetterà sempre di più di avvicinare i corpi planetari all’uomo, rendendoli meno distanti.

REFERENTE: Valentina Galluzzi (valentina.galluzzi@inaf.it)

I Gamma-ray bursts (GRB) sono le esplosioni più luminose dell’Universo, emettono un segnale breve (secondi) ad alte energie, seguito da un afterglow di durata maggiore (da giorni ad anni) e a diverse frequenze. Sono prodotti dalla collisione di due oggetti compatti (merger) o dal collasso di un progenitore massiccio, con differenze osservabili nella loro emissione. 

Il nostro gruppo studia tutti gli aspetti dei GRB usando modelli multi-banda dell’afterglow allo scopo di analizzare le proprietà del progenitore e dell’ambiente che lo circonda. Inoltre, per i GRBs prodotti da merger, sfruttiamo anche le onde gravitazionali, analizzando questi eventi in un’ottica multi-messaggera.  

REFERENTE: Aishwarya Thakur (aishwarya.thakur@inaf.it)

La formazione di stelle e pianeti avviene nelle nubi molecolari giganti, ricche di gas, atomico e molecolare, e polveri fredde, a poche decine di gradi Kelvin. Gravità, turbolenza, campo magnetico e processi di feedback, plasmano il mezzo interstellare dalle scale delle nubi (centinaia di parsec) fino alle scale dei dischi protoplanetari (centinaia di unità astronomiche). 

Il Gruppo di Formazione Stellare e Planetaria studia da oltre vent’anni le fasi di questo processo multiscala, grazie a grandi progetti osservativi in fotometria e spettroscopia, che ne hanno fatto un gruppo di eccellenza nel panorama internazionale, e grazie anche a simulazioni di chimica dei dischi protoplanetari, con progetti in sinergia con altri Istituti di ricerca Europei.

REFERENTE: Chiara Mininni (chiara.mininni@inaf.it)

La missione IXPE di NASA e ASI è stata lanciata il 9 Dicembre 2021 e recentemente ha vinto il premio Bruno Rossi della Società Americana di Astronomia per le nuove scoperte ottenute grazie alla polarimetria X, su buchi neri, stelle di neutroni, resti di supernovae e nuclei delle galassie, studiandone gli intensi campi magnetici e i meccanismi di accelerazione delle particelle.

Il team IAPS con tenacia ha sviluppato negli ultimi 30 anni tecniche per misurare la polarizzazione in X che ha portato alla realizzazione dello strumento a bordo di IXPE. Oggi siamo impegnati nell’analisi dei dati astrofisici e nello sviluppo di rivelatori per polarimetria X di nuova generazione in vista di future missioni, come CUSP che studierà il sole, e che grazie ai risultati di IXPE stanno ricevendo un rinnovato grande interesse.

REFERENTI: Alessandro Di Marco (alessandro.dimarco@inaf.it) e Fabio La Monaca (fabio.lamonaca@inaf.it)

Il Gruppo di Gravitazione Sperimentale è coinvolto in diversi progetti scientifici dedicati a testare la gravitazione al di là delle previsioni della teoria della Relatività Generale di Einstein. L’intento è ricercare effetti previsti da teorie alternative e possibilmente collegati a ''nuova fisica'' sfruttando satelliti geodetici e per la navigazione. Inoltre, il Gruppo gestisce le operazioni scientifiche, l'analisi e l’elaborazione dei dati dell'accelerometro ISA (Italian Spring Accelerometer) a bordo della missione spaziale BepiColombo verso Mercurio. Questo strumento ad alta sensibilità misurerà le perturbazioni non gravitazionali subite dalla sonda nella fase orbitale, al fine di ricostruire il campo gravitazionale del pianeta ed effettuare alcuni test di Relatività Generale.

REFERENTI: Feliciana Sapio (feliciana.sapio@inaf.it) e Marco Lucente (marco.lucente@inaf.it)

Le stelle presenti nell’universo, così come lo spazio intergalattico, interstellare ed interplanetario, sono ambienti permeati da materia allo stato di plasma: un mezzo complessivamente neutro composto di materia ionizzata. Lo studio dei plasmi è fondamentale per la comprensione di innumerevoli processi astrofisici, dall’accelerazione delle particelle, alla dissipazione in mezzi non collisionali. In questo ambito, l’eliosfera rappresenta un laboratorio unico per lo studio dei plasmi spaziali, essendo prossimo a noi e quindi accessibile a misure dirette. 

Il nostro gruppo studia le proprietà del plasma di origine solare e il suo impatto sulla Terra e sugli ambienti planetari. Siamo da molti anni coinvolti nella progettazione e nella gestione di esperimenti a bordo di missioni spaziali e nell’analisi dei dati. L’unione di modelli teorici con osservazioni spaziali ci permette di modellizzare la dinamica del vento solare e la sua interazione con la Terra, valutando così l’impatto delle perturbazioni solari su sistemi tecnologici ed attività umane.

REFERENTE: Simone Benella (simone.benella@inaf.it)

Le atmosfere planetarie sono un laboratorio di inestimabile valore per comprendere come il nostro Sistema Solare, o quelli extrasolari. Scudo e coperta termica per il proprio pianeta, l’atmosfera è teatro di reazioni chimiche, eventi dinamici come venti, tempeste e uragani che contribuiscono a rimescolarne la composizione, definendo quindi quali gas, particelle o ghiacci sia possibile osservare dallo spazio.

Venite a studiare insieme a noi allo IAPS le atmosfere di pianeti rocciosi, come quelle di Venere e Marte ricche di anidride carbonica, e di giganti gassosi come Giove e Saturno, costituite principalmente di idrogeno molecolare e metano.

REFERENTE: Fabrizio Oliva (fabrizio.oliva@inaf.it)

Il gruppo di Planetary Space Weather in IAPS studia le magnetosfere e le esosfere dei corpi del Sistema Solare, e le loro interazioni con il Sole e l’ambiente esterno (in termini di radiazione, campo magnetico interplanetario e plasma solare). Il PSW è un'estensione ad altri corpi dello Space Weather alla Terra che nasce come studio delle interazioni Sole - spazio circumterrestre, e dei suoi effetti su tecnologia e telecomunicazioni. 

Lo studio di PSW in IAPS procede sia attraverso modelli e studi teorici che con analisi dati di telescopi da Terra e da satellite. Il maggior coinvolgimento attuale del gruppo è sulla missione ESA/JAXA BepiColombo a Mercurio con lo strumento SERENA, di cui uno dei suoi 4 sensori (ELENA) è stato progettato e testato quasi interamente ‘indoor’. SERENA osserverà in-situ le popolazioni di particelle neutre e ionizzate a diverse energie, e aiuterà a ricostruire la dinamica dell’ambiente di Mercurio.

REFERENTE: Valeria Mangano (valeria.mangano@inaf.it)

La spettroscopia planetaria è essenziale per studiare le superfici planetarie. La luce solare, interagendo con un pianeta, viene assorbita, riflessa o emessa in base alla sua composizione. Analizzando lo spettro risultante, è possibile identificare elementi e composti, rivelando la mineralogia di un corpo celeste. Strumenti spettrometrici, installati da INAF su missioni come DAWN e Mars Express, permettono di analizzare i minerali e ricostruire l’evoluzione di Cerere e Marte. Questa tecnologia è fondamentale per comprendere la storia del nostro sistema solare.

REFERENTI: Giacomo Carrozzo (giacomo.carrozzo@inaf.it) e Andrea Raponi (andrea.raponi@inaf.it)

JUpiter ICy moons Explorer (JUICE) è stata selezionata nel 2012 come prima missione di classe Large nell'ambito del programma “Cosmic Vision” dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA). JUICE è la prima missione a guida europea per l'esplorazione del sistema di Giove. È stata lanciata con successo il 14 aprile 2023 e arriverà a Giove nel luglio 2031.

JUICE caratterizzerà le condizioni che potrebbero aver portato all'emergere di ambienti abitabili in cosiddetti “mondi oceanici” come i satelliti galileiani ghiacciati Ganimede, Europa e Callisto. Ganimede è stato scelto come obiettivo primario di JUICE perché è il satellite più grande, è completamente differenziato al suo interno e ha un ambiente magnetico unico.  Per Europa l'attenzione è rivolta alla geologia, alla composizione superficiale e alla struttura del sottosuolo. Lo studio della diversità del sistema dei satelliti, importante anche per far luce sulle loro origini, sarà integrato da diversi sorvoli di Callisto e da ulteriori informazioni raccolte a distanza su Io ed altri obiettivi minori. Frequenti osservazioni dell’atmosfera e della magnetosfera di Giove, condotte nell'arco di alcuni anni, miglioreranno ulteriormente la nostra comprensione dell’evoluzione e delle dinamiche del sistema gioviano.

Il contributo italiano a JUICE è significativo. In particolare, INAF guida la fotocamera ottica JANUS, co-dirige lo spettrometro ad immagine MAJIS ed è pure coinvolto nel radar sounder RIME.

REFERENTI: Francesca Furnari (francesca.furnari@inaf.it) e Francesca Vitali (francesca.vitali@inaf.it)

La missione Juno è l’unica missione attualmente in orbita nel sistema gioviano. Il lancio del satellite è stato effettuato nel 2011 e gli strumenti sono tutt’oggi operativi e forniscono dati che vengono analizzati dagli ricercatori del nostro istituto e dai loro partener internazionali.

Tra i vari strumenti a bordo, sponsorizzati dall’Agenzia Spaziale Italiana, vi è lo spettrometro ad immagine Jovian InfraRed Auroral Mapper (JIRAM).

Tra i risultati di JIRAM che verranno mostrati al pubblico ricordiamo: i cicloni polari di Giove, le scoperte riguardo le sue aurore e nubi, le caratteristiche spettrali delle paterae vulcaniche di Io e dei deserti ghiacciati di Europa e Ganimede.

REFERENTI: Francesco Biagiotti (francesco.biagiotti@inaf.it), Melissa Mirino (melissa.mirino@inaf.it) e Matteo Paris (matteo.paris@inaf.it)

Negli ultimi anni, l’interesse per la nostra Luna è aumentato in modo significativo, con l’approvazione di un nuovo programma della NASA per l’esplorazione lunare umana, Artemis, nonché di diverse missioni robotiche cinesi di successo. La corsa alla Luna ha permesso la raccolta di una grande quantità di campioni di roccia e di regolite lunare. Dopo un intervallo di 20 anni, dal 1994 in poi, diverse missioni spaziali, prima guidate dagli Stati Uniti e poi da Giappone, India e Cina, hanno migliorato drasticamente la conoscenza del nostro satellite naturale. A valle di ciò è evidente come lo studio della superficie della nostra Luna sia di fondamentale importanza. 

Recentemente, grazie a diversi progetti finanziati, sia a guida INAF che non, nel nostro gruppo, composto da ricercatori e tecnologi esperti sia in analisi dati che in attività di laboratorio, è stato possibile intraprendere uno studio dettagliato di diverse regioni lunari di interesse. In particolare, ci occupiamo dello studio delle caratteristiche morfologiche e mineralogiche della superficie lunare attraverso dati acquisiti da camere e spettrometri ad immagine. Inoltre, questo lavoro è coadiuvato da analisi di laboratorio di campioni di meteoriti e simulati lunari, volti a migliorare la comprensione delle caratteristiche chimico-fisiche della superficie del nostro satellite.

REFERENTI: Francesca Zambon (francesca.zambon@inaf.it) e Federico Colaiuta (federico.colaiuta@inaf.it)

L’ufficio Didattica e Divulgazione dell’IAPS diffonde la cultura scientifica attraverso media, scuole e pubblico. Realizziamo progetti editoriali innovativi, realtà virtuale, video scientifici e dirette osservative.

Vi presenteremo le attività e le diverse opportunità per studenti in comunicazione, divulgazione e didattica della scienza.

REFERENTI: Federica Duras (federica.duras@inaf.it) e Giulia Mantovani (giulia.mantovani@inaf.it)