Cos’è REACH?
REACH sta per Esperimento Radio per l’Analisi dell’Idrogeno Cosmico. È una specie di boccone! Penso che il modo migliore per spiegarlo sia costruire una scena: torniamo a un tempo prima delle stelle, prima delle galassie, prima di qualsiasi cosa riconosciamo nell’Universo. Questo è chiamato il Medioevo, quando l’Universo non era altro che una vasta distesa di idrogeno, immersa nell’energia residua rimasta dal Big Bang.
È qui che tutto ha inizio, perché, proprio così, 13 miliardi di anni fa, (tutto) eruttò spontaneamente e le prime stelle si accesero, modellando il cosmo e formando le imponenti strutture cosmologiche che vediamo oggi – come è avvenuta questa trasformazione?
Ciò che i radioastronomi pensavano era: perché dedicare il nostro tempo solo a elaborare teorie (su questa trasformazione)? Perché non ascoltiamo semplicemente l’Universo? Ecco perché i radioastronomi si sono rivolti alla cosmologia dei 21 centimetri, ascoltando deboli segnali radio cosmici che viaggiano attraverso l’Universo da miliardi di anni, portando con sé una documentazione nascosta della storia cosmica che potrebbe darci indizi sulle prime stelle.
“Porta con sé una documentazione nascosta della storia cosmica che potrebbe darci indizi sulle prime stelle”
Cosa può dirci la cosmologia di 21 cm sull’Universo?
La cosmologia di 21 centimetri si basa sul tentativo di misurare la linea di 21 centimetri – una lunghezza d’onda radio emessa dall’idrogeno neutro, l’elemento più abbondante nell’Universo. Tracciando i cambiamenti nel tempo, puoi provare a tracciare la linea temporale dell’Universo dai secoli bui all’alba cosmica, quando le prime stelle si formarono circa 100 milioni di anni dopo il Big Bang. Questi sono periodi dell’Universo che non sono stati direttamente sondati o investigati. (La linea di 21 cm) fornisce un tracciante per capire quando e come si sono formate le prime stelle, le prime galassie e persino i buchi neri, e come potrebbero aver influenzato l’ambiente circostante.
Perché Starlink influisce sulle misurazioni effettuate da REACH?
Il segnale da 21 cm è un’area di ricerca davvero ambiziosa, ma non priva di sfide. È un segnale molto debole e fragile, (ed è) composto dal rumore travolgente proveniente da tutto il resto: rumore proveniente (dall’interno) della Via Lattea, dalla Terra e dalla nostra stessa tecnologia come i satelliti Starlink. Questo rumore è 100.000 volte più forte del segnale a 21 cm; stiamo cercando l’ago cosmico definitivo in un pagliaio. Queste sfide sono aggravate dalla rapida espansione delle costellazioni di satelliti nell’orbita terrestre bassa (LEO). Il più preoccupante è Starlink a causa dell’enorme numero (di satelliti coinvolti).
Storicamente, gli astronomi hanno spostato i loro esperimenti in aree rurali o deserte come le cime delle montagne o i deserti. REACH è situato nella zona radio-tranquilla della Karoo Radio Reserve in Sud Africa, lontano dalle città. Ora, con l’emergere di costellazioni satellitari, le interferenze non provengono solo dalla terra, ma anche dall’alto. E a differenza dei lampioni e delle stazioni radio, i satelliti sono sempre ovunque. Ma la cosa più preoccupante di Starlink è che in realtà sta facendo qualcosa che non avrebbe dovuto fare.
“La cosa più preoccupante di Starlink è che sta facendo qualcosa che non avrebbe dovuto fare”
I satelliti hanno lo scopo di inviare segnali per la comunicazione. Questi segnali sono (a) frequenze estremamente elevate che (non) hanno (alcuna) sovrapposizione con il tipo di frequenze che gli astronomi stanno cercando. Ma quello che non ci aspettavamo era che anche Starlink perdesse ed emettesse segnali radio e altre radiazioni (che) potrebbero provenire da tutti i tipi di circuiti elettronici a bordo e (il problema) sta peggiorando con ogni generazione. (Gli astronomi) sapevano che ciò accadeva con i satelliti di prima generazione, ma per la seconda generazione questi segnali sono fino a 32 volte più forti. È una crisi globale perché una volta che SpaceX lancia questi satelliti, non può magicamente disattivare questi segnali accidentali.
Raccontaci un po’ del tuo lavoro sul progetto in particolare.
Il modo in cui guardo i satelliti Starlink e li indago inizia con i dati disponibili al pubblico. Usandolo, simulo i percorsi e le traiettorie dei satelliti Starlink, vedo quali stanno sorvolando il nostro esperimento e filtro quelli che potrebbero comparire nei nostri dati. Combino enormi set di dati spettrali che vengono raccolti da REACH, li analizzo e osservo per vedere se ci sono interferenze in radiofrequenza (RFI) tracciando bellissimi “grafici a cascata” (per) individuare visivamente dove le intensità stanno aumentando. Per correlazione (con) i cavalcavia Starlink posso dire “ehi, questo potrebbe essere potenzialmente un satellite Starlink!” E (così possiamo) procedere verso la mitigazione o addirittura la rimozione dai nostri dati.
Esistono altre tecnologie satellitari pianificate che potrebbero disturbare i segnali ricevuti sulla Terra? Cosa si può fare al riguardo?
Non si tratta solo di Starlink, sebbene sia la più grande costellazione LEO che abbiamo in questo momento: penso che Amazon stia esaminando la questione, anche Boeing. Iridium Next (è) stato menzionato nei giornali.
Penso che il motivo principale per cui sorgono questi problemi è che non esiste una regolamentazione concreta. Le norme sui satelliti riguardano solo i segnali previsti. Queste perdite accidentali e segnali non intenzionali costituiscono una sorta di zona grigia. Un altro problema è che quando (le aziende eseguono i cosiddetti) test EMC per vedere se il prodotto elettronico non interferisce con se stesso, testano solo i singoli componenti, non l’intero veicolo spaziale. È come provare a vedere se la tua auto funziona non controllando i freni, ma controllando le gomme e chiedendoti perché l’auto non frena. Penso che considerare questi due aspetti in un sistema di politica satellitare più ampio sarebbe sicuramente di aiuto, e ovviamente anche collaborare con le società satellitari.
“Esistono bande protette per la radioastronomia, imposte dall’ONU, e vengono violate”
Cosa si potrebbe fare, tecnologicamente parlando, per prevenire questo problema?
(Le aziende) potrebbero sicuramente fare di più. Pensavo che fosse uno scherzo, ma in realtà sono ricorsi a dipingere i satelliti di nero o ad attaccarvi degli scudi. Esistono bande protette per la radioastronomia che vengono applicate da un’agenzia specializzata gestita dall’ONU. Queste vengono violate proprio adesso e non ci sono ripercussioni per questo. Penso che assicurarsi che questi vengano rispettati (sarebbe un passo importante).
Giustamente o erroneamente, alcune persone potrebbero pensare che stiamo perdendo tempo in questa ricerca e preferirebbero di gran lunga la connettività Internet fornita dai satelliti invece dei cieli bui. Cosa diresti loro, perché dovremmo cercare di proteggere la radioastronomia?
Penso che questa sia una domanda davvero interessante. Ci ho pensato molto, in realtà: sto leggendo un libro (di Andy Lawrence) sull’argomento e esamina i due metodi principali per (ottenere) l’accesso globale a Internet. O abbiamo enormi fibre ottiche aggrovigliate – che (sono) estremamente costose e poco pratiche – o qualcosa come le costellazioni del Leone. Secondo un recente rapporto dell’Unicef, il 60% degli scolari non ha accesso a Internet. Questa è una tragedia, soprattutto nel mondo moderno in cui la maggior parte di noi non può vivere le proprie giornate senza accesso al Wi-Fi o ai dati cellulari. Ecco perché non siamo in competizione né cerchiamo di limitare la connettività globale, perché non crediamo che si debba scegliere tra il progresso dell’astronomia o il progresso della tecnologia.
(Inoltre), proteggere l’oscurità e la quiete dei cieli è importante per alcune belle (buone) ragioni. Ci dà la possibilità di tracciare asteroidi e oggetti vicini alla Terra che potrebbero entrare in collisione con noi e ci consente di cercare biofirme sugli esopianeti. (Nel libro, una cosa che Andy Lawrence) ha detto è che le stelle e i cieli sono un nostro diritto di nascita, e sono molto in sintonia con questo. Penso che lo spazio appartenga a tutti noi in un senso di connessione con l’Universo che dovremmo preservare.
Gabriella Rajpoot è una studentessa MPhil che lavora nel gruppo di radioastronomia e cosmologia, guidato dal dottor Eloy de Lera Acedo nel laboratorio Cavendish.
