PROGETTO HERMES
Il progetto HERMES intende realizzare una costellazione di microsatelliti che possa servire come monitor per una rapida localizzazione di fenomeni astronomici transienti delle alte energie provenienti dall’intera sfera celeste - come i lampi gamma veloci - con incertezze nell’ordine dell’arcominuto. HERMES sarà capace di portare avanti una propria campagna di osservazioni con lo scopo di indagare la struttura temporale fine dei transienti al di sotto del millisecondo e fare spettroscopia dei transienti su una banda energetica di inedita estensione.
Questo renderà possibile studiare i meccanismi di radiazione, la composizione dei jet relativistici e l’attività del motore centrale responsabile dell’emissione dei lampi gamma.
Il progetto HERMES-Scientific Pathfinder (SP) è stato selezionato dalla Commissione Europea tra i vincitori del recente bando Horizon 2020 SPACE-20-SCI. HERMES-SP è coordinato da Fabrizio Fiore dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) ed è basato su una collaborazione internazionale che include, oltre l’INAF, l’Università di Cagliari, il Politecnico di Milano, le Università di Trieste, Udine, Ferrara, Napoli Federico II, Tubingen, Nova-Goriza, Eotvos Budapest, e diverse piccole-medie industrie slovene, ungheresi e spagnole.
HERMES-SP si giova inoltre del supporto considerevole dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), che sta già finanziando il progetto HERMES Technology Pathfinder (TP).
HERMES-SP prevede la realizzazione di tre nano-satelliti, equipaggiati con rivelatori X ad alta tecnologia di piccole dimensioni, che si aggiungeranno ad altri tre analoghi già in fase di realizzazione da parte di ASI (HERMES-TP).
La flotta completa di Hermes sarà composta da una costellazione di centinaia di nano satelliti, potrà velocemente individuare buchi neri appena nati e la controparte elettromagnetica degli eventi di onde gravitazionali.
Il principale obiettivo dell’esperimento è dimostrare la fattibilità di un innovativo sistema spaziale basato su nano piattaforme distribuite per conseguire importanti risultati nel campo della fisica multi-messenger riducendo al tempo stesso di due volte i tempi di produzione e di ben dieci volte i costi totali.
La flotta di nano satelliti al completo fornirà una tempestiva localizzazione entro pochi minuti di transienti raggi X relativamente brillanti ed associabili ai GRB con una accuratezza spaziale sensibilmente migliorata che si attesta intorno a valori inferiori al grado quadrato.
L’esperimento è previsto avviarsi entro il 2022 ed in collaborazione con interferometri di nuova generazione nella prossima decade potrà incrementare la cooperazione fra osservazioni spaziali e dalla Terra.
In particolare per determinare la localizzazione dei GRB, il progetto si basa sulla comparazione dei ritardi temporali del segnale proveniente da un singolo evento avvenuti su almeno 3 rivelatori montati su satelliti differenti. La distribuzione spaziale e la rivelazione dell’evento sono gli ingredienti fondamentali per cominciare a costruire l’intero esperimento scientifico.
Il conseguimento di questi obiettivi dipende sempre più dallo sviluppo e rendimento delle metodologie di calcolo. Ad esempio i modelli matematici e statistici con le relative simulazioni computazionali si rivelano di particolare importanza nella modellizzazione e discriminazione degli eventi di fondo da quelli di segnale.
Inoltre grazie all’ingente quantità di rivelatori ed alla loro migliorata sensibilità, la quantità di dati raccolti sarà nettamente superiore agli esperimenti del passato, confermando una tendenza in aumento da diversi anni in molti esperimenti di fisica. Si rende quindi necessario sviluppare nuove ed innovative tecniche di calcolo per poter gestire al meglio questa enorme mole di dati. Al tempo stesso un lavoro di sviluppo basato sul machine learning è fondamentale per allenare sistemi come le reti neurali per renderle capaci di riconoscere segnali di GRB dal fondo relativo al moto del satellite nella bassa atmosfera o addirittura da altri segnali relativi a diversi fenomeni cosmologici. Questo si rende necessario per assicurare un’ottima efficienza di rivelazione accompagnata da un alto potere di reiezione del fondo.
Componenti
- Andrea Vacchi, Professore Straordinario
- Diego Cauz, Ricercatore Universitario
- Daniela Cirrincione, Assegnista di Ricerca
- Marco Citossi, Assegnista di Ricerca
- Riccardo Crupi
- Giuseppe Dilillo, Dottorando
- Giovanni Pauletta, Incaricato esterno di insegnamento