L'astronomia del dominio del tempo cambierà la nostra comprensione dello spazio

"Questo è il posto dove stare se si sta facendo astronomia nel dominio del tempo", dice Andrej Prša, un astronomo presso l'Università di Villanova. Si riferisce a Hotwired 5, abbreviazione della quinta conferenza annuale Hotwiring the Transient Universe, che si terrà questa settimana alla Villanova University. Ricercatori da tutto il mondo si riuniscono in un unico luogo per discutere su come perfezionare meglio lo studio dei transienti fenomeni celesti e astrofisici.

Ma che diavolo è "l'astronomia nel dominio del tempo?" E perché dovremmo preoccuparci?

Secondo Prša, uno degli organizzatori di Hotwired, l'astronomia nel dominio del tempo è essenzialmente lo studio di qualsiasi cosa nello spazio che sia una variabile di tempo. Questo è un ampio spettro di cose, ma potrebbero essere fenomeni che sono periodicamente variabili (e quindi prevedibili), come le stelle pulsanti o le stelle binarie eclissanti; o cose che sono selvagge e apparentemente casuali, come binari a raggi X, esplosioni di raggi gamma, supernovae, variabili cataclismiche, onde gravitazionali o persino il comportamento e i movimenti di oggetti vicini alla Terra come asteroidi.

In breve, l'astronomia nel dominio del tempo si riferisce in modo efficace all'analisi della scienza spaziale che non è necessariamente statica. "Ogni volta che vuoi esplorare la variabilità di un oggetto in funzione del tempo, questa è l'astronomia del dominio del tempo."

Sembra piuttosto semplice a meno che tu non capisca che uno dei maggiori limiti allo studio dello spazio riguarda il fatto che non abbiamo occhi su tutto in una volta. Ci sono telescopi in tutto il mondo che fanno sondaggi sul cielo notturno e cercano di catturare un segnale o raccogliere dati relativi a eventi molto transitori. Una stella esplode e potresti avere l'opportunità di catturare l'esplosione alla sua luce più brillante. Ma a meno che tu non abbia concentrato le tue lenti in quella direzione per tutto il tempo, sarai in grado di raccogliere solo un blip di dati che rivela poco su come una supernova si sviluppa come un processo.

Hotwired è stato fondato nel 2007 quando ci fu la consapevolezza che "ci sono molti fenomeni transitori nel dominio del tempo nell'astronomia, che semplicemente non siamo attrezzati per affrontare una rapida risposta al tempo di follow-up", ha detto Prša. La nuova tecnologia consente agli scienziati di rilevare i fenomeni summenzionati nel momento in cui si verificano, ma tali strumenti non si fermeranno a condurre indagini di follow-up e raccogliere più dati - semplicemente proseguono insieme al loro studio generale dello spazio.

"Per affrontarlo," dice, "abbiamo deciso che le persone che si trovano nel lato scientifico dei transienti e le persone che sono responsabili degli osservatori del mondo dovrebbero riunirsi e iniziare a parlare delle possibilità di introdurre telescopi robotici e rapidi sistemi di follow-up al fine di colmare il divario che abbiamo nel seguire questi fenomeni transitori ".

Nove anni dopo, Hotwired vanta oltre 100 presentazioni e sessioni a cui partecipano astronomi e direttori di osservatori provenienti da tutto il mondo. Hotwired di quest'anno si terrà per la prima volta sulla costa orientale.

L'astronomia nel dominio del tempo offre una chiave per alcuni dei problemi più sconcertanti della galassia. "Spesso non sappiamo nemmeno quali siano le cause di questi fenomeni", afferma Prša. Ad esempio, le raffiche di raggi gamma e le onde gravitazionali hanno un buon modello per quando potrebbero originarsi (come le fusioni del sistema binario dei buchi neri), ma non siamo ancora sicuri di quali tipi di segnali producono sullo spettro elettromagnetico e come possiamo meglio misurare questi. Questi fenomeni producono lunghezze d'onda di colore blu? Hanno emissioni di segnali a infrarossi? Nessuno lo sa ancora.

L'obiettivo di Hotwired è quello di sviluppare sistemi di risposta che siano rimpiccioliti nell'ordine di 15 minuti "da quando il sondaggio rileva uno dei fenomeni transitori, a quando la rete di follow-up riceve una nota e può emettere un interrupt dell'operazione corrente che lo strumento possa immediatamente dare seguito a quello che viene definito un "caso di alto profilo scientifico" … nel qual caso, abbiamo le migliori possibilità di scoprire cosa sta succedendo "- anche con fenomeni molto misteriosi e molto transitori.

Forse il miglior esempio di come questo potrebbe funzionare è il mistero secolare delle onde gravitazionali - di cui ora ci sono due rilevazioni confermate, con un altro rilevamento in sospeso. Ma poiché i segnali che abbiamo raccolto sono fugaci, non c'è modo di mettere effettivamente quei dati in un contesto che ci aiuti a capirli oltre una visione unidimensionale, per così dire.

Trovare una controparte elettromagnetica per le onde gravitazionali ci permetterebbe di capire quando quelle onde hanno maggiori probabilità di essere prodotte a segnali alti, e meglio caratterizzare il tipo di eventi celesti che li rendono.

Ma non dovremmo ignorare l'astronomia del dominio del tempo di piccione come spiegatore di onde gravitazionali. Certo, sono ciò che Prša chiama "la cosa più eccitante del blocco" per il campo emergente, ma probabilmente c'è una sfilza di fenomeni celesti di cui non sappiamo nemmeno quali potrebbero trarre beneficio da una spiegazione nel dominio del tempo. Prendiamo la nostra traballante comprensione delle raffiche di raggi gamma, o interazioni binarie stellari, che sono il proprio interesse di ricerca di Prša e potrebbero essere rilevanti per comprendere la formazione planetaria in sistemi stellari come Alpha Centauri. "Stiamo assistendo a una gamma così ampia di argomenti", afferma Prša.

L'astrofisica ha tradizionalmente sofferto come una comunità divisa, in cui i gruppi hanno tentato di spiegare gli infiniti misteri dell'universo con poco consenso. E se Hotwired riesce a riunire i gruppi più disparati con l'astronomia del dominio del tempo, la nostra intera concezione di ciò che pensiamo di quando si tratta del nostro universo potrebbe essere per sempre legata alle idee rivoluzionarie di Prša.