I progressi della ricerca italiana

ROMA – focus/ aise – La missione LISA (Laser Interferometer Space Antenna) dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA), dedicata all'osservazione delle onde gravitazionali dallo spazio, compie un nuovo importante passo avanti. Il contributo italiano entra infatti nella fase di realizzazione dell'hardware con la consegna dei primi modelli del Gravitational Reference System (GRS) al prime contractor della missione e con la conclusione positiva della Preliminary Design Review (PDR) del sottosistema, uno dei componenti chiave per il successo scientifico della missione e del quale l'Italia è responsabile a livello internazionale.
Le attività italiane, sotto la responsabilità e la guida dell'Agenzia Spaziale Italiana, vedono il coinvolgimento di OHB Italia SpA, in qualità di Prime Industriale del GRS. La responsabilità scientifica del sistema GRS è del gruppo PI dell'Università di Trento, con il supporto dell'INFN (TIFPA Trento e Roma Tor Vergata) e di INRIM (Torino) e con contributi dai partner internazionale in Svizzera e negli Stati Uniti. Partecipanno al contributo scientfico di LISA con il supporto di ASI anche gruppi di INAF, Università di Milano Bicocca, Università di Urbino, Università di Pisa, SISSA di Trieste.
Il Gravitational Reference System (GRS) fornisce la costellazione di masse di prova in caduta libera che sono "l'antenna gravitazionale" al cuore della missione LISA. Con un totale di 6 unità - 2 masse in caduta libera in ognuno delle 3 navicelle di LISA -, le masse di prova tracciano orbite puramente gravitazionali e consentono il controllo delle navicelle e il riferimento per la metrologia ottica. In combinazione con il sistema interferometrico laser della missione, il GRS consentirà di rilevare le infinitesime espansioni e contrazioni dello spazio fra le masse di prova di LISA distanti 2.5 millioni di km.
La Preliminary Design Review rappresenta una delle principali tappe nello sviluppo di un sistema spaziale: certifica la maturità del progetto preliminare, verifica la conformità ai requisiti della missione e autorizza il passaggio alle successive fasi di progettazione di dettaglio e realizzazione dell'hardware.
Il processo di revisione, avviato nel giugno 2025, ha coinvolto ESA, la comunità scientifica e industriale internazionale e tutti i partner del GRS. Al termine di un'intensa attività di verifica tecnica, che ha portato all'analisi di 189 osservazioni progettuali e alla definizione di oltre cento azioni di consolidamento, ESA ha formalmente dichiarato conclusa con successo la review, confermando il raggiungimento degli obiettivi previsti e l'assenza di criticità tali da impedire il proseguimento del programma.
“La chiusura della Preliminary Design Review è molto più di un semplice passaggio formale significa aver dimostrato che il progetto ha raggiunto il livello di maturità richiesto da ESA per affrontare le successive fasi di sviluppo”, ha dichiarato Fulvio De Persio, ricercatore dell'Agenzia Spaziale Italiana. “È il risultato di un lungo lavoro di revisione tecnica, svolto insieme ai partner italiani e internazionali, che ha permesso di consolidare il progetto e affrontare con successo tutte le principali criticità emerse. Per il team italiano è una soddisfazione importante e, allo stesso tempo, un punto di partenza verso la realizzazione dell'hardware di volo che equipaggerà la missione LISA”.
Parallelamente, il progetto ha raggiunto un ulteriore traguardo con la consegna a OHB System AG, prime contractor della missione LISA, dei primi due Gravitational Reference System Head Dummy Model (GRSH-DM). Si tratta di modelli rappresentativi del futuro hardware di volo sotto il profilo geometrico, meccanico e dinamico che, pur non essendo funzionali, riproducono fedelmente massa, interfacce e caratteristiche strutturali del Gravitational Reference System. I modelli saranno utilizzati nelle campagne di integrazione meccanica, verifica delle interfacce e test strutturali del satellite, contribuendo alla validazione del progetto prima della realizzazione dei modelli di qualifica e di volo. La loro consegna rappresenta il primo trasferimento di hardware italiano al costruttore del satellite e segna il passaggio concreto dalla progettazione alla realizzazione del sistema destinato alla missione.
Il progetto rappresenta la naturale evoluzione del percorso avviato con LISA Pathfinder, la missione che ha dimostrato in orbita le tecnologie fondamentali necessarie alla futura missione LISA. In questo contesto, OHB Italia, già protagonista dello sviluppo del GRS di LISA Pathfinder, continua a svolgere un ruolo centrale nella realizzazione del Gravitational Reference System di LISA, valorizzando il patrimonio di competenze sviluppato dall'industria e dalla comunità scientifica italiana nel campo delle tecnologie spaziali di altissima precisione.
Con il completamento della Preliminary Design Review il progetto entra ora nelle successive fasi di sviluppo, che porteranno alla realizzazione dei due Structural Thermal Model (STM), del Qualification Model (QM) e dei sette Flight Model (FM) del Gravitational Reference System: sei destinati ai tre satelliti della costellazione LISA e uno mantenuto come modello di riserva. Il lancio della missione è previsto nel 2035.
Osservazioni condotte con il Very Large Telescope dell'ESO hanno individuato il primo esosatellite mai scoperto, un grande corpo gassoso che orbita una nana bruna nel sistema CD-35 2722. La scoperta mette in discussione le attuali definizioni di pianeta e satellite e apre la strada verso un nuovo metodo di individuazione di esosatelliti con i futuri strumenti del telescopio ELT.
Grazie alle osservazioni effettuate con il Very Large Telescope (VLT) dell’ESO, i ricercatori dell’Università Diego Portales in Cile, dell’ESO e dell’INAF hanno presentato le prime prove solide dell’esistenza di un oggetto simile a una luna attorno alla nana bruna del sistema CD-35 2722, con dimensioni paragonabili al più massiccio dei pianeti del Sistema solare. La scoperta è stata pubblicata sulla rivista Nature.
Sono più di seimila gli esopianeti scoperti dagli anni ’90 ad oggi, ma finora non è stata comprovata l’esistenza di nessun satellite, o esoluna, attorno a uno di questi. Il sistema analizzato da questo studio è composto dalla stella CD-35 2722 (che dà il nome al sistema), che possiede circa metà della massa del Sole ed è l’oggetto più grande e massiccio; attorno ad essa orbita una compagna nana bruna, un oggetto troppo massiccio per essere considerato un pianeta ma troppo poco massiccio per essere una stella, scoperta mediante la tecnica dell’imaging diretto; attorno a quest’ultima, poi, orbiterebbe un satellite naturale.
Il sistema, dicono i ricercatori, è alquanto insolito e difficile da definire utilizzando termini che usiamo per descrivere i corpi del Sistema solare come “pianeta” e “luna”. Il nuovo oggetto, che il gruppo di ricerca definisce “esosatellite”, possiede infatti una massa almeno pari a quella di Giove, mentre la nana bruna ha una massa superiore a 30 volte quella del gigante gassoso. L’esosatellite è abbastanza massiccio da poter essere considerato un pianeta – prendendo come riferimento il Sistema solare –, ma non può essere definito tale in quanto non orbita attorno a una stella, bensì attorno a un altro oggetto a sua volta in orbita attorno a una stella. Per questo è stato chiamato “luna”, anche se non assomiglia affatto alle piccole lune rocciose presenti nel nostro Sistema solare.
“Il satellite che riportiamo è un gigantesco corpo gassoso che orbita attorno a un compagno estremamente massiccio, esso stesso con una massa pari a diverse volte quella di Giove”, spiega Alice Zurlo, professoressa all’Universidad Diego Portales, direttrice del team Millennium Nucleus of Young Exoplanets and their Moons (YEMS), associata INAF e coautrice dello studio. “Nel Sistema solare esiste una netta distinzione tra i pianeti e il Sole, quindi definire oggetti come le lune è semplice. Nel sistema CD-35 2722, dove i confini tra stelle, pianeti e lune diventano sfumati, l’intero quadro risulta molto più complesso da descrivere. Per quanto esotico possa apparire, questo sistema è davvero unico e rappresenta una svolta: la prima rilevazione plausibile di un esosatellite”.
Indipendentemente da come si scelga di chiamare questo oggetto, gli astronomi cercano da anni di individuare satelliti al di fuori del Sistema solare, senza che finora sia stata ottenuta alcuna rilevazione inequivocabile. Per le osservazioni del sistema CD-35 2722, i ricercatori hanno utilizzato lo strumento CRIRES+ installato al telescopio VLT dell’ESO, in Cile, impiegando il metodo delle velocità radiali, lo stesso che fu utilizzato per scoprire il primo esopianeta attorno a una stella simile al Sole. Questa tecnica consente di rilevare le piccole oscillazioni della nana bruna causate dall’oggetto in orbita attorno a essa, viene spesso utilizzato per confermare la presenza di esopianeti in orbita attorno a stelle nella nostra galassia e, in questo caso, è in grado di fornire la prima solida evidenza dell’esistenza di questo satellite.
“Questo è uno dei sistemi più adatti a cui applicare questa tecnica, per questo l’abbiamo scelto”, spiega Silvano Desidera, ricercatore all’INAF di Padova e coautore dello studio. “Per effettuare misure di velocità radiali della nana bruna e in prospettiva di pianeti veri e propri abbiamo bisogno che gli spettri non abbiano una contaminazione elevata da parte della stella centrale, che è molto più brillante rispetto alla nana bruna. Il caso di CD-35 2722 è perfetto perché la stella centrale ha una massa ridotta (e quindi è meno luminosa rispetto ad altre stelle) e la nana bruna è ben separata da essa in cielo, perché il sistema è vicino a noi”.
Oltre all’importanza di aver scoperto una classe di oggetti finora rimasta prerogativa del Sistema solare, l’individuazione di satelliti in altri sistemi planetari può contribuire a comprendere quanto siano diversi i processi di formazione ed evoluzione di tali sistemi. Solo pochi mesi fa, un lavoro basato su osservazioni condotte con l’Interferometro del Very Large Telescope dell’ESO nel sistema stellare HD 206893, aveva rivelato indizi della presenza di un satellite, ma senza una rilevazione certa. In quel caso, la luminosità della stella era molto maggiore e il sistema risultava poco adatto all’applicazione della tecnica delle velocità radiali con gli strumenti oggi disponibili. Nel prossimo futuro, l’Extremely Large Telescope (ELT) dell’ESO, con il suo specchio da 39 metri e la sua strumentazione avanzata, consentirà agli astronomi di individuare esosatelliti di dimensioni più ridotte.
“Questa scoperta così particolare apre il percorso verso la rivelazione di esosatelliti più simili a quelle del Sistema solare, che sarà possibile usando alcuni strumenti attualmente in costruzione”, in particolare, lo spettrografo ANDES (a guida italiana) al telescopio ELT”, conclude Desidera. “Il miglioramento rispetto agli strumenti attuali riguarderà, da un lato, la miglior risoluzione angolare di ELT (che ridurrà la contaminazione della stella centrale sugli spettri di nane brune/pianeti) e dall'altro la miglior precisione nella misura delle velocità radiali resa possibile dallo spettrografo stesso. Potremo quindi applicare questa tecnica a un numero maggiore di pianeti o nane brune e raggiungere sensibilità che ci porteranno a scoprire esolune ed esosatelliti più piccoli”. (focus\aise)