I più potenti elettroni e positroni di raggi cosmici mai rilevati che si schiantano nell’atmosfera terrestre trasportano energie così elevate che possono essere giunte solo da relativamente vicino, ha rivelato una nuova ricerca.
Siamo abbastanza al sicuro e protetti qui sulla superficie terrestre, schermati da una bolla atmosferica, ma il nostro pianeta è sotto costante bombardamento di raggi cosmici. Non sappiamo molto su queste potenti particelle che si lanciano nello spazio.
Un osservatorio nel deserto della Namibia, l’Osservatorio H.E.S.S., ci sta avvicinando un po’ di più a comprendere le origini di questi elettroni e positroni con energie fino a 40 teraelettronvolt, noti come elettroni di raggi cosmici, o CRe.
Questi CRe sono estremamente rari, ma la loro energia suggerisce che tutti provengano dallo stesso angolo della Via Lattea del Sistema Solare e forse persino dalla stessa fonte. Ci vorrà del tempo prima di sapere da dove provengano, se mai lo sapremo, ma la scarsità di candidati all’interno del volume di spazio specificato potrebbe restringere un po’ il campo.
Secondo l’astrofisica Kathrin Egberts dell’Università di Potsdam in Germania, i CRe misurati probabilmente provengono da pochissime fonti nelle vicinanze del nostro stesso Sistema Solare, fino a un massimo di poche 1.000 anni luce di distanza, una distanza molto piccola rispetto alle dimensioni della nostra galassia.
I CRe rappresentano una piccolissima proporzione di tutte le particelle di raggi cosmici e si ritiene che emergano da oggetti estremi nello spazio, come resti di supernove, la vicinanza immediata di buchi neri e stelle ultradense come i pulsar.
Quando i CRe si schiantano nell’atmosfera terrestre, viaggiano brevemente un po’ più velocemente della luce nel volume atmosferico, creando un fenomeno chiamato radiazione Cherenkov, rilevato dall’H.E.S.S.
Non sono solo i CRe a causare questo fenomeno nell’atmosfera, ma anche i raggi gamma. Questo rende complicata l’identificazione dei CRe, poiché i raggi gamma viaggiano dritti nell’Universo, mentre gli elettroni hanno traiettorie caotiche a causa dell’interazione con il campo magnetico.
Per identificare i CRe ad alta energia, i ricercatori hanno dovuto esaminare i dati dell’H.E.S.S., identificando i candidati CRe. La loro lista finale di eventi candidati probabilmente include anche alcuni raggi gamma, ma il campione è abbastanza ampio da trarre alcune inferenze statistiche.
Le energie rilevate vanno fino a 40 teraelettronvolt, più potenti di qualsiasi CRe rilevato che abbia colpito la Terra fino ad oggi. I rilevamenti di CRe con energie superiori a un teraelettronvolt sono molto rari a causa della perdita di energia nello spazio.
Il fatto che il cambiamento di pendenza dello spettro energetico dei CRe sia netto indica che solo una manciata di fonti cosmiche, se non solo una, produce questi elettroni ad alta energia.
I candidati includono un resto di supernova chiamato Anello Monogem, una stella morente del tipo Wolf-Rayet o un pulsar come 2 VelorumVela o Geminga. Tuttavia, al momento non c’è modo di confermare la fonte esatta dei CRe.
Il team di ricerca intende approfondire ulteriormente per identificare una possibile direzione preferita da cui arrivano i CRe, un compito complicato ma con potenziali ricompense significative per lo studio futuro di queste particelle.
La ricerca, pubblicata in Physical Review Letters, fornisce dati cruciali su un intervallo di energia precedentemente inesplorato, influenzando la comprensione del vicinato locale e potenzialmente diventando un punto di riferimento per gli studi futuri.
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