Neil Gehrels, l’astrofisico che voleva comporre musica e finì a inseguire i lampi gamma

Neil Gehrels

Photo: NASA GSFC / Public domain, via Wikimedia Commons

Nascita	3 ottobre 1952 Lake Geneva, Wisconsin, United States
Morte	6 febbraio 2017 (64)
Professione	Astrofisico
Premi	Medaglia Henry Draper · NASA Exceptional Scientific Achievement Medal · Premio Dan David

Per quasi vent’anni, un satellite della NASA è stato in grado di rilevare un’esplosione ai confini dell’universo, orientarsi verso di essa in circa un minuto e inviare le coordinate ai telescopi a terra prima che il lampo svanisse. Negli ultimi anni ha portato il nome di Neil Gehrels, l’astrofisico del Goddard che lo aveva guidato dalla proposta alla messa in orbita; ora ha smesso di osservare. La navicella sta precipitando negli strati alti dell’atmosfera, senza che restino tentativi di salvataggio, mentre un secondo telescopio, che Gehrels aveva seguito nelle prime fasi di progettazione, si dirige verso un punto di osservazione ben oltre la Luna. Non è vissuto abbastanza per assistere a nessuno dei due momenti.

Gehrels nacque a Lake Geneva, nel Wisconsin, e crebbe circondato dai telescopi perché suo padre, l’astronomo Tom Gehrels, lavorava con quegli strumenti. Per un periodo la famiglia visse al McDonald Observatory, in Texas, prima di stabilirsi a Tucson quando Neil aveva quattordici anni. Alla University of Arizona studiò per diventare compositore di musica classica e ne uscì con una laurea in musica e una in fisica. A prevalere fu la fisica. L’accostamento è meno strano di quanto sembri: la missione che lo definì era una questione di tempismo, con strumenti che dovevano entrare in azione al momento giusto.

Al Caltech, dove nel 1982 conseguì il dottorato in fisica sotto la supervisione di Rochus Vogt ed Edward C. Stone, uno dei suoi primi incarichi fu calibrare uno strumento per lo studio dei raggi cosmici destinato alla missione Voyager. Quando nel 1979 entrambe le sonde Voyager passarono vicino a Giove, lo strumento rivelò una sorpresa. Ci si aspettava che le particelle energetiche nella magnetosfera del pianeta fossero composte soprattutto da idrogeno ed elio; Gehrels scoprì invece che a prevalere erano ossigeno e zolfo. La fonte si rivelò essere costituita dai vulcani di Io. Quella scoperta divenne il tema della sua tesi. Al Caltech conobbe anche Ellen Williams, allora sua compagna di studi in fisica; si sposarono nel 1980.

Nel 1981 entrò come ricercatore post-dottorato al NASA’s Goddard Space Flight Center, nel Maryland, dove rimase per il resto della vita. Il suo primo progetto fu GRIS, uno spettrometro a raggi gamma trasportato da un pallone aerostatico, quasi ultimato quando Supernova 1987A apparve nel cielo australe. Fatto volare in tutta fretta, rilevò la riga dei raggi gamma prodotta dal decadimento del cobalto-56, allargata e spostata in un modo che fornì le prime solide prove del fatto che i detriti di una stella esplosa sono turbolenti e asimmetrici. L’anno prima aveva pubblicato un breve articolo su come fissare limiti di confidenza quando si è riusciti a contare solo una manciata di eventi; da allora gli astronomi che lavorano con conteggi ridotti lo hanno citato innumerevoli volte. Dal lancio del Compton Gamma Ray Observatory, nel 1991, fino alla sua uscita dall’orbita nel 2000, ne fu responsabile scientifico; dal 1995 diresse l’Astroparticle Physics Laboratory del Goddard.

Swift fu l’idea che gli diede notorietà. I lampi di raggi gamma durano pochi secondi, o anche meno, e per anni nessuno riuscì a localizzarli abbastanza in fretta da osservare ciò che lasciavano dietro di sé. Gehrels guidò la proposta di un satellite capace di rilevare un lampo, puntare sul luogo i propri telescopi a raggi X e nell’ultravioletto e nel visibile senza aspettare istruzioni da terra, e trasmettere la posizione agli osservatori di tutto il mondo. Fu il suo principal investigator dal 1999 fino alla morte, passando per il lancio del 20 novembre 2004 e le successive operazioni. Nel 2005 guidò l’articolo pubblicato su Nature che collegava un lampo breve a una vecchia galassia ellittica: una prova del fatto che questi lampi derivano dalla fusione di oggetti compatti, come le stelle di neutroni, e non dal collasso di stelle massicce. Swift era stato progettato per durare due anni. Ha osservato più di 2.000 lampi e, molto prima della fine, era diventato un sistema di allerta generale per qualsiasi fenomeno celeste che si illuminasse all’improvviso.

Gehrels continuò ad ampliare il campo d’azione. Fu vice responsabile scientifico del progetto Fermi Gamma-ray Space Telescope e membro della LIGO Scientific Collaboration; nel 2016 contribuì a scrivere una strategia per individuare la luce degli eventi di onde gravitazionali puntando verso le galassie che con maggiore probabilità li ospitano. L’evento previsto da quel lavoro arrivò nell’agosto 2017, quando due stelle di neutroni si fusero e Swift rilevò il bagliore ultravioletto prodotto dall’esplosione. Gehrels era morto di cancro al pancreas sei mesi prima, il 6 febbraio 2017, all’età di 64 anni.

La versione ordinata della sua storia — un uomo e un osservatorio che porta il suo nome — non restituisce né il suo modo di lavorare né quanto fossero esposti al rischio i suoi progetti. Nel 2007 il Bruno Rossi Prize e nel 2009 la Henry Draper Medal furono assegnati a lui insieme al team di Swift; la missione era gestita dalla Penn State con partner nel Regno Unito e in Italia. Ribattezzare la navicella nel 2018 fu un omaggio alla persona che aveva tenuto unita quella coalizione, ma rese anche meno visibile il numero di persone coinvolte. E le macchine non sono mai state al sicuro. Il telescopio a grande campo che aveva contribuito a definire come responsabile scientifico del progetto, allora chiamato WFIRST, fu messo a rischio di cancellazione dalla Casa Bianca nel 2018 e di nuovo nel 2025; riuscì a salvarsi grazie al Congresso e a una revisione del bilancio. Per Swift, la fine arrivò dopo che la NASA aveva affidato la sua sopravvivenza a un rimorchiatore commerciale, LINK di Katalyst, incaricato di agganciare il satellite ormai vecchio e spingerlo più in alto. Il rimorchiatore fu lanciato nel luglio 2026; in agosto la manovra per rialzare l’orbita venne annullata a causa di problemi al controllo dell’assetto. Salvare un satellite mai progettato per essere sottoposto a manutenzione era una scommessa di un nuovo tipo, e l’osservatorio di Gehrels era la posta in gioco.

I due esiti si sono concretizzati a poche settimane di distanza. Il Nancy Grace Roman Space Telescope, il WFIRST ribattezzato, è decollato a bordo di un Falcon Heavy dal Kennedy Space Center il 30 agosto 2026, diretto verso il punto L2 del sistema Sole-Terra; le prime immagini scientifiche sono attese all’inizio del 2027. Il suo specchio è delle stesse dimensioni di quello di Hubble, ma la sua fotocamera inquadra una porzione di cielo circa cento volte più ampia: una caratteristica alla base delle indagini sull’energia oscura e sugli esopianeti che Gehrels aveva contribuito a progettare. Swift ha effettuato la sua ultima osservazione il 20 ottobre 2026, dopo che la sua orbita era scesa sotto i 275 chilometri circa; la NASA prevede che rientrerà nell’atmosfera nel giro di poche settimane. Il suo archivio, che comprende più di 1,5 milioni di immagini nell’ultravioletto e nel visibile, resta accessibile.

Fuori dal laboratorio, Gehrels si dedicava all’arrampicata. Nel 2006 e di nuovo nel 2015 compì in solitaria ascensioni di sei giorni sulla Nose, a El Capitan, nello Yosemite. Ellen Williams avrebbe poi diretto ARPA-E presso il Department of Energy; ebbero due figli. Gehrels fu eletto alla National Academy of Sciences nel 2010 e il suo nome è stato dato all’asteroide 16000 Neilgehrels. Fu inoltre uno dei tre vincitori del Dan David Prize 2017, insieme a Shrinivas Kulkarni e Andrzej Udalski.

Vista da qui, la sua opera suggerisce che ciò che una missione lascia nel tempo è l’abitudine che trasmette agli altri. Swift ha abituato una generazione di astronomi ad aspettarsi un’allerta e a intervenire nel giro di pochi minuti; Roman metterà a loro disposizione mappe troppo vaste perché un solo gruppo possa completarle. Il satellite che porta il suo nome brucerà nell’atmosfera. Il riflesso che ha contribuito a creare non ha bisogno di restare in orbita.

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