Viviamo in un’epoca in cui, attraverso la rivelazione delle onde gravitazionali e la scoperta delle loro prime controparti elettromagnetiche, e con la piena maturazione dell’astronomia dei neutrini, l’astrofisica è ormai entrata in una nuova fase; la “classica” astronomia “dei fotoni” deve integrarsi in un più ampio quadro di astronomia “multi-messaggero”. 

L’astronomia multi-messaggero è di fatto una “time-domain astronomy”, nella quale il classico puntamento di oggetti celesti noti con strumenti a piccolo campo è affiancata e supportata da strumenti in grado di osservare o monitorare l’intero cielo. In questa nuova prospettiva scientifica è imperativo che l’astronomia in banda X porti il suo contributo attraverso l’utilizzo di nuovi strumenti in grado di superare i limiti dei classici osservatori spaziali. La copertura angolare globale del cielo è fondamentale ed estremamente difficile da raggiungere con strumentazione a bordo di satelliti a causa della loro risorse necessariamente limitate. Il sito lunare offre nuove opportunità per superare queste limitazioni, permettendo di dispiegare un osservatorio X in grado di osservare simultaneamente metà del cielo, ma consentendo anche di accedere all’intero angolo solido sfruttando la rotazione della luna attorno al proprio asse.

Il Lunar Electromagnetic Monitor in X-rays (LEM-X) è un All Sky Monitor per la banda X (2–50 keV) basato sul concetto di maschera codificata.  

L’elemento base è la camera del Wide Field Monitor (WFM), attualmente in fase di studio per la missione sino-europea eXTP. Ogni camera è equipaggiata con quattro rivelatori Large Area Silicon Drift Detector sviluppati in Italia da una collaborazione INFN-INAF-ASI-FBK e prodotti nelle fonderie della Fondazione Bruno Kessler di Trento. I vantaggi di questo design sono: alta sensibilità, elevato livello di maturità, design compatto e modulare, alto livello di ridondanza. Il concetto è quello di realizzare una “cupola” composta da N moduli identici che osservano direzioni diverse, coprendo quindi complessivamente un campo di vista simultaneo di 2π. 

Ciascun modulo è autonomo, compatto (circa 35×35×35 cm3), leggero (~10 kg) e con ridotto consumo di potenza (15 W). Inoltre, grazie alla sua natura modulare, LEM-X potrà essere costruito gradualmente – anche su periodo di tempo lungo – e potrà infine raggiungere dimensioni, peso e complessità impossibili da ottenere su un free-flyer. Il vero breakthrough di LEM-X è rappresentato dalla copertura simultanea di metà del cielo in una banda di energia, quella dei raggi X “soft”, tuttora non coperta da esperimenti a largo campo in orbita, con capacità di fare immagini e spettroscopia. Il sito lunare, nell’ambito di una più ampia infrastruttura, può rivelarsi ideale per un esperimento di all sky monitoring. 

La stabilità del sito permette di sfruttare appieno le capacità dello strumento, ottenendo immagini ad alta risoluzione degli eventi transienti e delle sorgenti rivelate. Se opportunamente posizionato (per esempio lungo l’equatore lunare), il LEM-X avrà accesso simultaneo a metà della sfera celeste e, periodicamente, all’intero cielo. L’accessibilità al sito permetterà eventuale manutenzione ed aggiornamenti nel tempo, rendendo il LEM-X una infrastruttura osservativa di lunga durata, alla stregua di un telescopio terrestre. Il modulo base dell’esperimento è attualmente in fase di sviluppo all’interno della collaborazione eXTP, in collaborazione con Spagna, Germania, Polonia, Francia, Danimarca e Turchia. Per motivi di tempo, il concetto di esperimento qui menzionato non è per ora stato discusso all’interno di quella collaborazione, ma nel caso si procedesse ad uno studio, sarebbe del tutto naturale proporre ai colleghi europei con i quali collaboriamo su eXTP di contribuire anche a LEM-X.