Raggi Gamma da un Oggetto Esotico nella Via Lattea

Raggi Gamma da un Oggetto Esotico nella Via Lattea

La notte i cieli possono sembrare sereni, ma i telescopi ci mostrano che l’Universo è ricco di fenomeni violenti, che rivelano la loro presenza emettendo luce e particelle. Gli scienziati hanno scoperto una nuova sorgente di radiazione ad alta energia, un misterioso microquasar localizzato nella nostra galassia, a 15.000 anni luce di distanza dalla Terra. La scoperta potrebbe portare nuova luce su alcuni dei fenomeni più estremi del cosmo.

Una collaborazione internazionale di scienziati ha rilevato per la prima volta luce altamente energetica proveniente dalle regioni esterne di un sistema stellare insolito all’interno della nostra galassia. La sorgente è un microquasar, un buco nero che divora avidamente materia da una stella compagna, espellendo potenti getti di materiale nello spazio. Le osservazioni, descritte su Nature, suggeriscono che accelerazioni e collisioni di elettroni alla fine dei getti producano potenti raggi gamma. Secondo gli scienziati studiare il comportamento dei microquasar può aiutarci a comprendere eventi molto più estremi che avvengono nel cuore di galassie distanti.

Il team ha ottenuto i dati per lo studio dall’High-Altitude Water Cherenkov Gamma-Ray Observatory (HAWC), un rilevatore destinato a osservare emissione di raggi gamma da oggetti astronomici come resti di supernova, quasar e pulsar. Gli scienziati hanno studiato uno dei microquasar più noti, chiamato SS 433, che si trova ad una distanza di circa 15.000 anni luce dalla Terra. Sono stati osservati circa una decina di microquasar nella nostra galassia e sembra che soltanto una coppia emetta raggi gamma ad alta energia. Grazie alla vicinanza e all’orientamento di SS 433 gli scienziati hanno un’ottima opportunità di studiare questo straordinario evento. “Combinando le nostre osservazioni con dati a molteplici lunghezze d’onda di altri telescopi, possiamo capire meglio i fenomeni di accelerazione di particelle, sia in SS 433 che nei suoi giganteschi parenti extragalattici, i quasar”.

I quasar sono buchi neri supermassicci che divorano materiale nel centro di grandi galassie, emettendo radiazione osservabile. Ma sono sorgenti così lontane che gran parte dei quasar conosciuti sono stati rilevati perché i loro getti sono rivolti verso la Terra. Al contrario, i getti di SS 433 sono orientati lontano dalla Terra e HAWC ha rilevato luce di energia simile proveniente da regioni laterali del sistema, dove i getti terminano impattando su un guscio di materiale espulso dall’esplosione di supernova. I getti di SS 433 si estendono per oltre 130 anni luce. Qualsiasi sia il luogo della loro origine, i raggi gamma viaggiano in linea retta verso la loro destinazione. Quelli che arrivano a Terra collidono con molecole nell’atmosfera, creando nuove particelle e raggi gamma di energia inferiore. Ogni nuova particella poi impatta su altra materia, generando una vera e propria pioggia di particelle. HAWC, localizzato sotto il livello del mare vicino al vulcano Sierra Negra in Messico, è perfettamente strutturato per andare a caccia di piogge di particelle in movimento veloce.

I dati di HAWC rivelano che i raggi gamma provengono dalla fine dei getti del microquasar, piuttosto che dalle parti centrali del sistema stellare. Secondo i ricercatori gli elettroni nei getti raggiungono energie che sono un migliaio di volte più elevate di quelle ottenibili utilizzando acceleratori di particelle come il Large Hadron Collider. Gli elettroni dei getti collidono con la radiazione di fondo a microonde che permea lo spazio, col risultato di emissione di raggi gamma. Si tratta di un nuovo meccanismo per la generazione di raggi gamma ad alta energia in questo tipo di sistema.

“Osservare solo un tipo di radiazione emessa da SS 433 è come guardare solo la coda di un animale”, spiega Ke Fang, coautore dello studio. “Così noi combiniamo tutti questi segnali, dal radio ai raggi X, con nuove osservazioni di raggi gamma ad alta energia, per scoprire che tipo di mostro sia in realtà SS 433”. “SS 433 è un sistema stellare insolito e ogni anno si scopre qualcosa di nuovo”, continua Segev BenZvi, un altro degli autori. “Questa nuova osservazione di raggi gamma ad alta energia si basa su quasi 40 anni di misurazioni di uno degli oggetti più strani nella Via Lattea. Ogni misurazione aggiunge un pezzo importante al puzzle, e ci auguriamo di utilizzare le nostre scoperte per saperne di più sulla famiglia dei quasar in generale”. Le osservazioni di SS 433 sono pioneristiche: per la prima volta nella storia dello studio dei microquasar è stata rilevata radiazione ad energia così elevata, e attente analisi dei dati hanno portato a conclusioni sorprendenti sui meccanismi responsabili di questa produzione.
[ Barbara Bubbi ]

Nell’immagine rappresentazione artistica di un microquasar

https://phys.org/news/2018-10-mountaintop-observatory-gamma-rays-exotic.html