LiteBIRD: la missione spaziale per la CMB che studia l’inflazione cosmica
Il Lite (Light) satellite for the study of B-mode polarization and Inflation from cosmic background Radiation Detection (LiteBIRD), è una missione spaziale di classe “large”, per la misura della polarizzazione della radiazione cosmica di fondo a microonde (CMB) dell’Agenzia Spaziale Giapponese (JAXA). È stata approvata nel maggio 2019, con lancio previsto per il 2033. La sonda LiteBIRD orbiterà nel punto Lagrangiano L2 del sistema Sole-Terra, e osserverà la polarizzazione della radiazione cosmica a microonde in 15 bande di frequenza, tra 34 e 448 GHz, con sensibilità di 2.2 micro-Kelvin per arcominuto, e una risoluzione angolare dell’ordine di 0.5 gradi a 100 GHz.
L’obiettivo principale della missione è la rilevazione dello spettro dei modi-B di polarizzazione della CMB, che costituirebbe una prova indiretta dell’esistenza di onde gravitazionali primordiali prodotte nella fase di inflazione cosmica.
Oltre a fornire un’evidenza cruciale a supporto della teorizzata inflazione cosmica, la missione permetterà di studiare la natura quantistica della gravità, la fisica dei neutrini cosmici e l’astrofisica Galattica. LiteBIRD è composto da tre telescopi per microonde: Low, Mid e High Frequency Telescopes (LFT, MFT, HFT). MFT e HFT sono sviluppati in Europa, sotto la guida del francese CNES, con contributo importante all’hardware dato dall’Italia. In Italia sono coinvolti l’ASI, l’INFN, l’INAF, numerose Università e la SISSA di Trieste. L’INFN contribuisce con l’elettronica di lettura a temperatura ambiente per i rivelatori criogenici dei tre telescopi, con lo sviluppo di pipeline di calibrazione e analisi dati, e con simulazioni end-to-end, le quali vedono il coinvolgimento diretto della sezione locale INFN di Roma Tor Vergata.
Il gruppo della sezione locale dell’INFN è impegnato nello sviluppo di metodi avanzati per la separazione delle diverse componenti emissive nelle microonde e la mitigazione della contaminazione dovuta all’emissione polarizzata della nostra Galassia. Tra le principali attività figurano anche la progettazione di algoritmi per la generazione di mappe celesti della CMB e il contributo alla realizzazione di una piattaforma di simulazione dei dati, che include emissioni astrofisiche, effetti sistematici strumentali e lensing gravitazionale, col l’obiettivo di valutarne l’impatto sui vincoli dei modelli cosmologici. Il gruppo è inoltre attivamente coinvolto nello studio delle sinergie tra le osservazioni di LiteBIRD e quelle di altre survey cosmologiche, in particolare quelle dedicate all’analisi della struttura su grande scala dell’universo.