Le recenti osservazioni di LHAASO hanno modificato la nostra visione degli oggetti responsabili dell’accelerazione di queste particelle. I resti di supernova, a lungo considerati le principali sorgenti di raggi cosmici, potrebbero non essere gli unici acceleratori. Diversi tipi di oggetti astrofisici potrebbero infatti contribuire alla produzione di particelle alle energie più elevate.

Un punto centrale della discussione è stato la complementarità tra tre progetti principali, ossia LHAASO, ASTRI e, in futuro, LACT (Large Array of Cherenkov Telescopes, attualmente in fase di sviluppo presso il sito LHAASO), nello studio dell’origine dei raggi cosmici attraverso osservazioni gamma da terra.

LHAASO è un esperimento di astroparticelle ad alta quota (4400 m) che combina rivelatori Cherenkov ad acqua e stazioni di scintillatori accoppiati a fotomoltiplicatori, distribuiti su un’area di circa 1,4 km². Progettato per monitorare il cielo alle energie più elevate, è in funzione dal 2019 in Tibet, nei pressi della città di Daocheng. Rivela direttamente le cascate atmosferiche estese prodotte da raggi cosmici e raggi gamma ad alta energia su un ampio campo di vista, permettendo un monitoraggio continuo del cielo notte dopo notte e la produzione di survey. Questo consente un’elevata sensibilità in flusso grazie all’accumulo di segnali su lunghi periodi. Nonostante il grande campo di vista (2 steradianti), la sua risoluzione angolare è relativamente modesta, dell’ordine di 0,5°. LHAASO ha comunque osservato decine di sorgenti gamma ad altissima energia, da pochi TeV fino a alcuni PeV, molto probabilmente i “calderoni cosmici” in cui vengono accelerati i raggi cosmici. Tuttavia, la limitata risoluzione angolare non consente di identificare con precisione i processi astrofisici responsabili dell’accelerazione delle particelle adroniche (i raggi cosmici).

Per questo motivo, i colleghi cinesi stanno sviluppando l’array LACT, che comprenderà fino a 36 telescopi Cherenkov atmosferici a specchio singolo di piccole dimensioni (circa 6 metri di diametro). L’obiettivo è migliorare le capacità di realizzare immagini  e studiare in dettaglio le sorgenti individuate da LHAASO. LACT sarà installato presso lo stesso sito, sfruttandone le infrastrutture esistenti. Una delle principali sfide è rappresentata dalle condizioni meteorologiche: durante i mesi estivi, la presenza del monsone rende quasi impossibili le osservazioni Cherenkov.

Parallelamente, il Mini-Array di ASTRI è in fase di sviluppo presso l’Observatorio del Teide, a Tenerife (Spagna), dove verranno installati nove innovativi telescopi Cherenkov a doppio specchio con ampio campo di vista (>100 gradi quadrati). ASTRI è progettato per fornire immagini ad alta risoluzione delle sorgenti gamma, risultando particolarmente adatto allo studio dettagliato della morfologia e dello spettro delle sorgenti più energetiche, come quelle osservate da LHAASO. L’avvio delle osservazioni scientifiche è previsto già per l’estate 2026 e non risentirà in modo significativo delle condizioni meteorologiche, grazie alla posizione favorevole delle Isole Canarie.

Dalla scoperta all’identificazione delle sorgenti

Uno dei messaggi principali emersi dal seminario è che l’individuazione di una sorgente rappresenta solo il primo passo. LHAASO ha già individuato decine di sorgenti gamma ad altissima energia, inclusi candidati PeVatron. Tuttavia, la sua risoluzione angolare non consente di analizzarne la struttura interna. Come ha spiegato il Prof. Cao Zhen: “È come osservare la Luna a occhio nudo: si distinguono zone più chiare e più scure, ma nessun dettaglio. Con un telescopio, invece, si riesce a risolvere la struttura dei crateri.”

È proprio qui che entrano in gioco ASTRI e LACT: la loro capacità di osservazione ad alta risoluzione permette di studiare in dettaglio le sorgenti individuate da LHAASO, rivelandone la morfologia e i meccanismi fisici alla base dell’accelerazione delle particelle.

Un cielo condiviso

Un altro aspetto fondamentale è che questi strumenti osservano in gran parte la stessa regione di cielo. “Essendo gli strumenti situati a latitudini simili, condividiamo lo stesso cielo e possiamo osservare le stesse sorgenti”, ha sottolineato il Prof. Cao Zhen, evidenziando la naturale sinergia tra gli esperimenti.

Questa sovrapposizione crea le condizioni ideali per osservazioni coordinate, in cui survey su larga scala e immagini ad alta risoluzione si combinano per costruire una veduta più completa dell’Universo TeV.

La collaborazione tra ASTRI e LACT potrebbe essere pratica, oltre che scientifica. A causa dell’elevata umidità, il sito cinese sarà soggetto a forti limitazioni osservative durante i mesi estivi, da maggio a ottobre. In questo periodo le osservazioni di LACT potrebbero essere sospese. ASTRI, invece, non è soggetto a queste limitazioni e potrà continuare a osservare, colmando questo intervallo. D’altra parte, LACT potrà contare su un numero maggiore di telescopi e quindi su una maggiore sensibilità quando le condizioni sono ottimali. Grazie alla complementarietà di tempo e strumenti, le due infrastrutture offriranno una copertura più completa e continua del cielo TeV.

Una visione per il futuro

Guardando al futuro, la discussione ha toccato anche nuove possibili forme di collaborazione tra i gruppi di lavoro italiani e cinesi. Come suggerito dal Prof. Cao Zhen, si potrebbe sfruttare la differenza di fuso orario: telescopi situati in un Paese potrebbero essere gestiti in remoto da ricercatori dell’altro, permettendo di lavorare durante le ore diurne. Questo approccio ridurrebbe significativamente la necessità di turni notturni, migliorando le condizioni di lavoro dei ricercatori e favorendo una collaborazione ancora più stretta tra le due comunità, anche se, come osservato con ironia, potrebbe richiedere qualche corso di lingua.

Come ha commentato scherzosamente Giovanni Pareschi (il Responsabile del progetto ASTRI), questa visione potrebbe evolvere in un vero e proprio “team Marco Polo”, simbolo di un ponte scientifico tra Italia e Cina.

La discussione si è rivelata estremamente proficua, aprendo la strada a future collaborazioni tra LHAASO, ASTRI e LACT. Combinando le loro capacità complementari, questi strumenti contribuiranno a costruire una visione sempre più completa del cielo TeV e a migliorare la nostra comprensione dell’origine dei raggi cosmici.