Ecco il secondo, importantissimo, meeting settembrino del nostro osservatorio: il PHISCC che si svolgerà dal 22 al 26 settembre 2025 nel capoluogo sardo sotto il coordinamento dell’astrofisico Paolo Serra dell’Inaf di Cagliari.
PHISCC è l’acronimo di Pathfinder HI Survey Coordination Committee, gruppo di astronomi nato nel 2009 per coordinare le attività in vista delle osservazioni di idrogeno atomico neutro (HI) con radiotelescopi precursori del grande progetto SKA (Square Kilometre Array).
L’obiettivo del PHISCC si è poi evoluto nel riunire globalmente gli astronomi specializzati in HI per facilitare non solo la programmazione delle osservazioni ma soprattutto la discussione di risultati e tecniche osservative e il rafforzamento della valenza scientifica con particolare riguardo al coinvolgimento di giovani ricercatori per far crescere la comunità. Questo obiettivo viene raggiunto principalmente attraverso l’organizzazione di workshop annuali del PHISCC.
Nello spettro elettromagnetico – ovvero in quel grande contenitore in cui possiamo individuare tutte le onde elettromagnetiche possibili e suddividerle per tipologie, lunghezza e frequenza– c’è una precisa frequenza di importanza cruciale per lo studio dell’universo. Talmente importante da venire protetta da interferenze di tipo civile o militare per essere dedicata alla sola radioastronomia, ovvero ai telescopi aventi ricevitori adatti a riceverla da oggetti lontanissimi come galassie, ammassi di galassie, zone di formazione stellare etc etc.
Questa frequenza è di 1,42 GHz e rileva solo un elemento: l’idrogeno atomico neutro, HI. L’onda che HI emette oscilla dunque 1 miliardo e 420 milioni di volte al secondo. Siccome le onde elettromagnetiche viaggiano, almeno nel vuoto e in linea teorica, alla velocità della luce e la luce in un secondo percorre circa 300 mila km, se dividiamo quest’ultima distanza per il numero di oscillazioni, otterremo onde elettromagnetiche lunghe 21,1 cm.
Tecnicamente siamo in una zona di confine tra le onde radio e le microonde, più corte ed energetiche. In particolare, le onde da 21 cm si inseriscono nella categoria delle onde UHF (Ultra High Frequency) che è l’intervallo successivo al molto più conosciuto VHF (Very High Frequency) che viene utilizzato dai radioamatori.
Ma cosa significa idrogeno atomico neutro? È un caso particolare dei tre possibili stati dell’idrogeno in cui un singolo atomo ha un elettrone che ruota pacificamente intorno al proprio protone senza essere disturbato, risultando quindi non ionizzato e, per questo, neutro.
Per poter godere di questa neutralità e perfetta solitudine, l’atomo di HI deve stare a debita distanza da altri suoi simili, fluttuando in zone che, proprio in ragione della rarità degli atomi in circolazione, non raggiungono temperature tali da farli aggregare tra loro, se non sporadicamente.
Anche se distribuiti in spazi enormi e quindi molto diluiti, gli atomi di HI sono estremamente numerosi e quindi possono essere osservati dai radiotelescopi, tuttavia la loro radiazione non è affatto continua, anzi, è stata calcolata una singola emissione per atomo ogni 11 milioni di anni! Ma sono così tanti che l’emissione può essere osservata in modo costante.
La maggior parte del mezzo interstellare freddo delle galassie, quello da cui si formano le stelle, e’ formato da HI. Comprendere i processi di accrescimento e perdita di HI è quindi fondamentale per capire come mai alcune galassie (come la Via Lattea) formano continuamente nuove stelle mentre altre non ne sono più capaci. I processi di accrescimento e perdita di HI sono legati sia a cio’ che accade dentro le galassie – dove per esempio l’HI può confluire verso il buco nero al centro della galassia o essere espulso da fenomeni altamente energetici come l’esplosione di supernove – ma anche a come esse interagiscono con l’ambiente circostante visto che osserviamo flussi di HI tra galassie vicine e tra esse e il mezzo intergalattico.
Grazie all’effetto Doppler, l’osservazione dell’HI ci consente inoltre di studiare il moto del mezzo interstellare nelle galassie. Così come la massa del sole può’ essere dedotta dal moto dei pianeti intorno a esso, il moto del mezzo interstellare ci consente di dedurre la distribuzione totale di materia nelle galassie. Per questo motivo le osservazioni HI sono state protagoniste della scoperta della materia oscura, e giocano tuttora un ruolo primario nello studio delle sue proprietà.
HI è un tracciante, ovvero osservandone la presenza si può tracciare la struttura di intere galassie o di loro parti come i singoli bracci oltre che la distribuzione della massa al loro interno. A livello ancora più ampio è possibile individuare flussi di gas tra galassie nel mezzo intergalattico, dimostrando come tutto, nell’universo, sia intimamente collegato, persino strutture enormi lontane milioni di anni luce.