In un nuovo catalogo compilato dai ricercatori, sono state identificate nove fonti di raggi gamma ad altissima energia. Tutte e nove le fonti producono raggi gamma con energie superiori a 56 trilioni di elettronvolt (TeV) – oltre otto volte l’energia dei più potenti fasci di protoni prodotti agli acceleratori di particelle sulla Terra – e tre emettono raggi gamma che si estendono a 100 TeV e oltre, rendendo queste le fonti di energia più elevate mai osservate nella nostra galassia. Il catalogo aiuta a spiegare da dove provengono le particelle e come vengono prodotte con energie così estreme.

Il catalogo è stato compilato da ricercatori dell’Osservatorio Gamma-Ray ad alta altitudine di Cherenkov (HAWC), tra cui nove fisici dell’Università del Maryland. “I raggi gamma ad altissima energia che rileviamo sono prodotti dalle interazioni di particelle cariche di energia ancora più elevate vicino alla loro fonte” disse Jordan Goodman, distinto professore universitario di fisica all’UMD e investigatore capo e portavoce degli Stati Uniti per la collaborazione HAWC.

“Le particelle cariche sono piegate nei campi magnetici della nostra galassia e non indicano la loro origine. I raggi gamma, come la luce, viaggiano in linea retta permettendoci di usarli per mappare le fonti dell’emissione ad alta energia. HAWC, che è uno strumento ad ampio campo visivo, osserva il cielo dall’alto 24 ore su 24, 7 giorni su 7, dandoci una profonda esposizione per cercare i rari eventi di raggi gamma ad alta energia “, ha aggiunto Goodman.

Il catalogo delle fonti ad alta energia era accettato per la pubblicazione nella rivista Physical Review Letters. Particelle astrofisiche ad alta energia sono state precedentemente rilevate, ma questa è la prima volta che specifiche fonti galattiche sono state individuate per tali particelle ad alta energia. Tutte le fonti hanno pulsar estremamente energiche nelle vicinanze. Il numero di fonti rilevate può indicare che l’emissione di energia ultra-alta è una caratteristica generica di potenti venti di particelle provenienti da pulsar incorporate in nuvole di gas interstellare conosciute come nebulose e che saranno disponibili ulteriori rilevamenti.

L’Osservatorio Gamma-Ray HAWC è costituito da una serie di vasche piene d’acqua situate in alto sulle pendici del vulcano Sierra Negra a Puebla, in Messico, dove l’atmosfera è sottile e offre condizioni migliori per l’osservazione dei raggi gamma.

Quando i raggi gamma colpiscono molecole nell’atmosfera producono docce di particelle energetiche. Nulla può viaggiare più veloce della velocità della luce nel vuoto, ma nell’acqua la luce si muove un po ‘più lentamente. Di conseguenza, alcune particelle nelle docce a raggi cosmici viaggiano più velocemente della luce nell’acqua all’interno dei serbatoi del rivelatore HAWC. Le particelle più veloci della luce, a loro volta, producono caratteristici lampi di luce chiamati radiazioni Cherenkov. Usando le registrazioni dei lampi di Cherenkov nei serbatoi d’acqua HAWC, i ricercatori ricostruiscono le fonti delle docce di particelle e apprendono le particelle che le hanno provocate.

I collaboratori di HAWC hanno in programma di continuare a cercare le fonti dei raggi cosmici ad alta energia. Combinando i loro dati con le misurazioni di altri tipi di osservatori, come neutrino, raggi X, radio e telescopi ottici, sperano di chiarire i meccanismi astrofisici che producono i raggi cosmici che piovono continuamente sul nostro pianeta.

Secondo Kelly Malone, astrofisica del gruppo Neutron Science and Technology presso il Los Alamos National Laboratory e membro della collaborazione scientifica HAWC, “Vi sono ancora molte domande senza risposta sulle origini e l’accelerazione dei raggi cosmici”.

“I raggi gamma ad alta energia sono prodotti vicino ai siti dei raggi cosmici e possono essere utilizzati per sondare l’accelerazione dei raggi cosmici. Tuttavia, vi è una certa ambiguità nell’uso dei raggi gamma per studiarlo, poiché i raggi gamma ad alta energia possono anche essere prodotti tramite altri meccanismi , come i fotoni a bassa energia che si disperdono dagli elettroni, che si verificano comunemente vicino alle pulsar “, ha aggiunto Malone.

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