Una Trappola ad Alta Energia nel Centro Galattico
Un’analisi combinata di dati del telescopio Fermi della NASA e dell’High Energy Stereoscopic System (HESS), un’osservatorio in Namibia, suggerisce che il centro della Via Lattea contenga una “trappola” che concentra raggi cosmici a più alta energia, particelle tra le più veloci nella galassia.
“I nostri risultati suggeriscono che la gran parte dei raggi cosmici che popolano la regione più interna della nostra galassia, specie quelli più energetici, siano prodotti in regioni attive al di là del centro galattico e rallentino in seguito in quella regione attraverso interazioni con nubi gassose, per rimanervi intrappolati”, ha detto Daniele Gaggero, dell’Università di Amsterdam, a guida dello studio. “Quelle interazioni producono gran parte delle emissioni di raggi gamma osservate da Fermi ed Hess”.
I raggi cosmici sono particelle ad alta energia che si muovono nello spazio a velocità prossime a quella della luce. Circa il 90 percento sono protoni, il resto elettroni e nuclei di vari atomi. Nel loro viaggio attraverso la galassia queste particelle elettricamente cariche sono influenzate da campi magnetici, che alternano i loro percorsi e rendono impossibile dedurre la loro origine. Ma gli astronomi possono studiare questi raggi cosmici quando interagiscono con la materia ed emettono raggi gamma, la forma di luce a più alta energia.
Nel Marzo 2016 gli scienziati della collaborazione HESS hanno riferito prove di attività ad alta energia nel centro galattico. Il team aveva scoperto un bagliore diffuso di raggi gamma che raggiungeva quasi 50.000 miliardi di elettronvolt, 50 volte più elevati delle energie dei raggi gamma osservati dal rivelatore LAT di Fermi. Soltanto per dar un’idea della potenza, l’energia della luce visibile varia tra 2 e 3 elettronvolt.
In un nuovo studio, pubblicato su Physical Review Letters, un team internazionale di scienziati ha combinato i dati a bassa energia di LAT con i dati ad alta energia di HESS. Il risultato è uno spettro continuo di raggi gamma che descrive l’emissione del centro galattico.
“Una volta che abbiamo sottratto le sorgenti puntiformi, abbiamo individuato un buon accordo tra i dati di LAT e di HESS, il che è qualcosa di sorprendente considerando le differenti finestre energetiche e tecniche di osservazione utilizzate”, ha detto Marco Taoso dell’INFN di Torino, un coautore.
Questo accordo indica che la stessa popolazione di raggi cosmici, in gran parte protoni, trovata nel resto della galassia è responsabile dei raggi gamma osservati ed emessi dal centro galattico. Ma la percentuale a più alta energia di queste particelle si muove nella regione centrale in modo meno efficiente rispetto a qualsiasi altro luogo della galassia. Da questo deriva il bagliore nei raggi gamma alle più alte energie osservato da HESS. I raggi cosmici ad alta energia trascorrono più tempo nella parte centrale della galassia rispetto al previsto. Questo effetto non è previsto nei modelli convenzionali del movimento dei raggi cosmici attraverso la galassia, ma i ricercatori dimostrano che le simulazioni che includono questo comportamento funzionano meglio, in accordo coi dati del satellite Fermi.
“Le stesse collisioni tra particelle responsabili della produzione di questi raggi gamma potrebbero produrre neutrini, le particelle fondamentali più veloci, più leggere e meno comprese”, ha detto il coautore Antonio Marinelli dell’INFN di Pisa. I neutrini viaggiano direttamente verso di noi dalle sorgenti, perché interagiscono pochissimo con altra materia e non trasportano carica elettrica, cosicchè i campi magnetici non li influenzano.
“Esperimenti come IceCube in Antartide studiano neutrini ad alta energia provenienti da regioni al di là del nostro Sistema Solare, ma individuare le loro sorgenti è molto più difficile”, fa notare Regina Caputo del team Fermi. “Le scoperte di Fermi ed Hess suggeriscono che il centro galattico potrebbe essere individuato come una potente sorgente di neutrini”.
[ Barbara Bubbi ]
Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab
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