Un ‘quadro’ di raggi cosmici

Messico, pendici del vulcano Sierra Negra. A circa 4 mila metri sopra il livello del mare spicca un distesa di 300 serbatoi, sparsi su un’area equivalente a oltre tre campi da calcio. Ciascun serbatoio contiene quasi 190 mila litri d’acqua – acqua purissima, attraverso cui è possibile catturare i raggi cosmici ad alta energia.

Come? Raccogliendo segnali direttamente dallo spazio. La catena di serbatoi è infatti la principale componente dello High Altitude Water Cherenkov (HAWC), un osservatorio a raggi gamma costruito per analizzare alcuni dei più energetici fenomeni nell’universo conosciuto: dal periodo che segue la morte di una stella alla dispersione di materia causata da buchi neri supermassicci.

Queste violente esplosioni producono raggi gamma e raggi cosmici ad altissima energia, che possono viaggiare attraverso distanze grandissime rendendo quindi visibili oggetti celesti anche al di fuori della nostra galassia.

Quando i raggi gamma o cosmici raggiungono l’atmosfera terrestre, provocano una cascata di particelle cariche che vengono “catturate” dai rivelatori di HAWC.

Tuffandosi ad altissime velocità nell’acqua dei serbatoi dell’osservatorio messicano, le particelle producono una specie di lampo di luce a forma di cono, noto come radiazione Cherenkov.

Questo fenomeno è simile all’effetto sonoro che potrebbe essere prodotto da un jet supersonico, perché le particelle nel momento in cui raggiungono i rivelatori di HAWC viaggiano a una velocità leggermente superiore a quella della luce.

Grazie ai sensori di luce all’interno dei serbatoi d’acqua, l’osservatorio è in grado di registrare ogni singolo flash della radiazione Cherenkov. Questo fornisce agli scienziati informazioni dettagliate sulla sorgente cosmica che ha originariamente prodotto i raggi gamma.

È proprio la registrazione costante delle fonti di queste radiazioni ad alta energia che ha permesso ai ricercatori di HAWC di produrre una nuova, dettagliatissima mappa del cielo gamma.

La mappa, appena presentata all’ultimo incontro dell’American Physical Society, è stata realizzata con i dati raccolti a partire dallo scorso marzo, quando l’osservatorio ha raggiunto la sua massima capacità osservativa. Offre il quadro più dettagliato mai raggiunto prima dei processi ad alta energia che avvengono nella nostra galassia e oltre.

“HAWC ci fornisce un nuovo modo di vedere il cielo ad alta energia – commenta Jordan Goodman dell’Università del Maryland e portavoce di HAWC – e questi nuovi dati mostrano la Via Lattea con un dettaglio senza precedenti, rivelando sorgenti ad alta energia prima sconosciute e informazioni inedite sulle sorgenti già note”.

Tra i dati più rilevanti della nuova mappa del cielo gamma c’è una migliore comprensione del Cigno, importante costellazione settentrionale che si estende lungo la Via Lattea. Qui HAWC ha osservato una moltitudine di stelle di neutroni e resti di supernova, identificando diversi oggetti celesti prima sconosciuti.

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Un ‘quadro’ di raggi cosmici