La missione AGILE
La missione AGILE (Astrorivelatore Gamma ad Immagini LEggero) è stata proposta nel giugno 1997 all’ASI come una missione scientifica di piccola taglia e basso costo dedicata all’osservazione del cielo nei raggi gamma tra 30 MeV e 50 GeV; la missione è stata selezionata nel dicembre 1997. AGILE è la prima delle piccole missioni e costituisce una "cornerstone" per il piano spaziale nazionale ASI siglato nel 2002 dal ministro italiano della ricerca scientifica. Agile è nato da una collaborazione tra Agenzia Spaziale Italiana (ASI), Istituto Nazionale di astrofisica (INAF) ed Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). La collaborazione è completata anche dalla partecipazione di diverse università italiane e da alcune industrie che hanno contribuito alla realizzazione del satellite, ricordiamo la Carlo Gavazzi Space, laThales-Alenia Space, Rhein-Metall e Telespazio.
AGILE produce immagini del cielo nell’intervallo di energia tra 30 Mev e 50 GeV e in quello compreso tra 18 e 60 keV.
AGILE è stato lanciato il 23 aprile 2007 con un vettore indiano PSLV dalla base di Sriharikota. Il satellite è stato inserito in un orbita circolare della quota di 540 km ed inclinata di 2,3º rispetto al piano equatoriale terrestre. La prima fase di check-out è durata tutto il periodo di maggio e giugno, durante questi due mesi si è verificato il corretto funzionamento di tutta la strumentazione; successivamente, tra luglio e ottobre, sono state osservate la pulsar nella costellazione della Vela e quella nella nebulosa del Granchio, per consentire la calibrazione della strumentazione. La fase di raccolta dei dati scientifici è iniziata il 1 dicembre 2007.
AGILE è la prima missione di astronomia gamma sensibile a fotoni di alta energia operante nello spazio dopo un lungo vuoto, infatti l’ultima grande missione che ha osservato il cielo alle stesse energie è stato il telescopio EGRET a bordo dell’osservatorio Compton della NASA. La strumentazione di AGILE è basata su un tracciatore al silicio sviluppato dai laboratori Italiani dell’INFN. Lo strumento è compatto, molto leggero, pesa solo 130 kg, e consente di monitorare il cielo con un ampio campo di vista che copre circa 1/5 dell’intera volta celeste. La massa totale del satellite è di 350 kg.
Caratteristiche concettuali della missione
Gli strumenti di AGILE sono stati progettati per ottenere:
immagini eccellenti nella banda di energia tra 100 MeV e 50 GeV, in particolare ci si è posti l’obiettivo di migliorare la risoluzione angolare ottenuta col telescopio EGRET di almeno un fattore 2
Un grande campo di vista sia per il telescopio gamma sia per il telescopio X ad immagini. Il campo di vista dello strumento gamma è 6 volte superiore a quello del telescopio EGRET a bordo dell’osservatorio orbitale Compton
Capacità di timing eccellenti, AGILE deve essere in grado di stabilire il tempo di arrivo di un fotone con una accuratezza di soli 2 microsecondi, a questa straordinaria capacità si aggiunge anche il breve tempo morto dello strumento che è di circa 200 microsecondi
Una buona sensibilità nel rilevare sorgenti puntiformi sia in banda gamma sia in banda X dipendente dal tempo di esposizione e dal fondo diffuso. Dopo un anno la soglia di sensibilità del flusso ricevuto può raggiungere valori di 10-8 fotoni cm-2 ad energie superiori ai 100 MeV
Una buona sensibilità ai fotoni di energia compresa tra i 30 e i 100 MeV, ottenuta con un’ area effettiva superiore a 200 cm2 per energie superiori a 30 MeV
Una risposta molto rapida a fenomeni transienti in banda gamma e ai lampi gamma ottenuta con un veloce programma di analisi e un coordinamento con le osservazioni da Terra e da altri satelliti orbitali
Un’accurata localizzazione ( entro 2 o 3 arcominuti) per i lampi gamma e gli altri eventi transienti
Capacità di monitorare il cielo su tempi scala molto lunghi ( da 2 a 3 settimane) per studiare eventuali variazioni del flusso proveniente da sorgenti X e gamma
Capacità di riorientare il satellite dopo un’allerta dovuta alla rilevazione di un lampo gamma o di una sorgente transiente, in modo da ottenere tempestivamente immagini di una sorgente variabile sia in banda gamma sia in banda X
Con il satellite AGILE è stata adottata la filosofia di costruire un unico strumento composto da tre rivelatori distinti.
AGILE è stato progettato per ottenere dei risultati ottimali sfruttando le caratteristiche a seguito riassunte:
La risoluzione angolare nei raggi gamma e nei raggi X. La rilevazione dei raggi gamma deve produrre una "Point Spread Function" con il 68% del flusso contenuto in un raggio di 1º o 2º ad energie superiori ai 300 MeV permettendo di posizionare in cielo la sorgente gamma con un errore compreso tra 6 e 20 minuti d’arco Il rivelatore a raggi X deve invece avere una risoluzione di 6 arcominuti.
Grandi campi di vista sia per il rivelatore gamma che per il rivelatore a raggi X. Uno dei vantaggi più importanti della strumentazione a bordo di AGILE è il suo grande campo di vista. Il campo di vista nei raggi gamma è di circa 3 steradianti, cioè 1/5 dell’intera volta celeste; nei raggi X invece la zona coperta dalle osservazione è più ridotta e corrisponde a 1 solo steradiante. La combinazione dei due sistemi di immagini coallineati è la principale novità di questo osservatorio orbitale per effettuare osservazioni simultanee della stessa sorgente nelle due bande di energia.
Capacità di reazione veloce ai fenomeni transienti. L’esistenza di un grande numero di sorgenti variabili nella banda gamma rende necessario un programma di rapida risposta e analisi dell’emissione delle sorgenti gamma transienti. Rilevare sorgenti gamma transienti su tempi scala brevi (secondi, minuti o ore) è una delle priorità di AGILE che misura la posizione dei queste sorgenti transienti con la massima accuratezza possibile in modo da permettere la ricerca di eventuali controparti ad altre lunghezze d’onda.
Copertura di tutto il cielo. In media i tempi di osservazione su una qualsiasi sorgente in un anno di operatività per AGILE sono 4 volte maggiori rispetto a quelli di uno strumento a campo più piccolo come EGRET. Esposizioni profonde di una certa regione del cielo possono essere ottenute con programmi di osservazione pianificate che hanno lo scopo di tenere sotto controllo in intervalli temporali diversi alcune sorgenti galattiche ed extragalattiche.
Misure temporali di alta precisione. I rivelatori a bordo di AGILE hanno risoluzioni temporali ottime. Il sistema GPS di bordo consente di ottenere una precisione assoluta nel tempo di arrivo di ogni fotone di circa 2 microsecondi. Anche i tempi morti del sistema sono di una brevità senza precedenti, si tratta di tempi dell’ordine di 200 microsecondi.
La gestione della missione
La missione AGILE è gestita dai seguenti tre gruppi scientifici:
Il consiglio di missione
Il direttorato di missione
Il comitato degli utilizzatori
Il consiglio di missione è un consiglio esecutivo che controlla tutte le attività di missione e prende le decisioni fondamentali per le osservazioni scientifiche e le decisioni tecniche. Esso è composto dal principal investigator (Tavani), dal co-principal investigator (Barbiellini), due scienziati designati dall’ASI (Giommi e Colafrancesco) e dal direttore di Missione (Salotti). Il consiglio di missione approva la sequenza delle osservazioni, prende decisioni sul ripuntamento del satellite e verifica, analizza, ed eventualmente approva, le proposte ricevute. L’ASI ha nominato il direttorato di missione per la gestione di tutti gli aspetti tecnici e di ripuntamento, il comitato degli utilizzatori è invece composto da 5 scienziati esterni che hanno il compito di controllare la strategia di puntamento del satellite e la disponibilità dei dati ottenuti per tutta la comunità scientifica.
La sequenza di puntamenti del satellite viene chiamata ciclo ed ha una durata annuale. Il primo ciclo è iniziato il 1 dicembre 2007, il secondo è iniziato 1 dicembre 2008 ; ogni ciclo prevede la possibilità di riorientare il satellite su una sorgente nel caso si verifichino eventi eccezionali. La sequenza dei cicli di puntamenti di AGILE è proseguita fino all’aprile 2009 quando, a seguito dell’avaria del sistema puntamento inerziale, il satellite è entrato nella modalità "Sun Pointing Spinning".
L’impatto scientifico delle osservazioni compiute con AGILE è notevole. Operando di concerto con altri osservatori orbitali e al suolo, AGILE permette di coprire il cielo in tutte le bande di energia. AGILE lavora in simultanea con l’osservatorio FERMI, uno strumento di maggiori dimensioni che utilizza la tecnica della scansione del cielo mentre AGILE punta in una definita direzione. In particolare l’uso simultaneo dei due satelliti consente di studiare meglio tutti gli oggetti transienti quali i lampi gamma o i balzars o di effettuare un timing delle stelle di neutroni e soprattutto di identificare alcune delle sorgenti gamma che non hanno ancora una controparte ad altre lunghezze d’onda.
