Catturato il secondo raggio cosmico ad altissima energia: ma la sua sorgente rimane un mistero
Un potente telescopio progettato per rilevare i raggi cosmici è riuscito a stupire gli scienziati per la seconda volta, catturando un altro dei fenomeni a più alta energia di sempre. Scopriamo di più.
Telescope Array cattura un altro super raggio cosmico
telescopearray
Telescope Array è il progetto nato dalla collaborazioni tra diversi enti e università di USA, Russia, Corea, Giappone e Belgio. Come si legge sul sito web, "l'esperimento è progettato per osservare gli sciami atmosferici indotti dai raggi cosmici ad energia estremamente elevata. Lo fa utilizzando una combinazione di tecniche di array di terra e fluorescenza dell'aria. La serie di rilevatori di superficie scintillatori campiona l'impronta dello sciame d'aria quando raggiunge la superficie terrestre, mentre i telescopi a fluorescenza misurano la luce scintillante generata mentre lo sciame attraversa il gas dell'atmosfera." Il telescopio, dal 2007, raccoglie elementi dal deserto della contea di Millard, nello Utah, Stati Uniti.
TALE, l'estensione Telescope Array Low Energy, permette di osservare i raggi cosmici con energie più elevate grazie a dieci nuovi telescopi "ad alto angolo di elevazione, con visione fino a 72°, a una delle stazioni dei telescopi e aggiungendo una serie graduata di rilevatori di superficie scintillatori." Dopo oltre trent'anni dalla vista di Oh-My-God, la particella ad altissima energia rilevata il 15 ottobre 1991 che lasciò a bocca aperta gli astronomi, è stato osservato dagli scienziati un nuovo potentissimo raggio cosmico di cui gli scienziati non riescono a comprendere l'origine. La provenienza della particella arrivata dallo spazio è un enorme punto di domanda, ma secondo alcuni potrebbe essere il risultato di fenomeni legati alla fisica ancora ignoti.
Amaterasu, il secondo raggio cosmico ad altissima potenza registrato
G. Pérez, IAC/Wikimedia commons - CC BY-SA 3.0
L'energia del misterioso raggio cosmico era di 240 exa-elettronvolt, del tutto simile all'unico raggio cosmico di tale potenza mai registrato, quello che appunto venne ribattezzato Oh-My-God, di circa 320 EeV, superiore a qualsiasi possibile fonte di energia producibile nella nostra galassia. Da allora il Telescope Array ha osservato oltre trenta raggi cosmici ad altissima energia, ma mai nessuno che si avvicinasse alla sua potenza. Almeno finora. Clancy James, astronomo della Curtin University, Australia, ha dichiarato: "È sorprendente, perché dobbiamo pensare a cosa potrebbe produrre un'energia così elevata."
Non c'è ancora una risposta a questa domanda. Raggio cosmico è il nome dato a una particella subatomica ad alta energia, di solito un protone, che riesce a viaggiare nello spazio alla stessa velocità della luce, o quasi. I loro livelli di energia sovrastano un EeV, ciò significa che sono un milione di volte circa più intensi di quelli raggiungibili dagli acceleratori di particelle realizzate dall'uomo. Per questo motivo, i raggi che superano i 100 EeV sono raramente osservabili, basti pensare che meno di uno raggiunge ogni km quadrato del nostro pianeta in un secolo.
Il 27 maggio del 2021, Toshihiro Fujii, astronomo dell'Università Metropolitana di Osaka, Giappone, ha rilevato segnali anomali durante un controllo dati di routine presso il rilevatore di raggi cosmici Telescope Array. Questi segnali sembravano indicare che i rilevatori delle strutture fossero stati manomessi da un'energia incredibilmente potente, tanto da portare Fujii a credere che si trattasse di un errore. "Pensavo ci fosse qualche errore o bug nel software. Sono rimasto davvero sorpreso" ha affermato, quando si è reso conto che le misurazioni erano compatibili con quelle prodotte dai raggi cosmici. La nuova particella, sorella di Oh-My-God, è stata chiamata Amaterasu, rubando il nome a una dea del sole giapponese.
Da dove arriva questo raggio cosmico ad altissima energia?
OSAKA METROPOLITAN UNIVERSITY/L-INSIGHT, KYOTO UNIVERSITY/RYUUNOSUKE TAKESHIGE
Tuttavia, cercando di identificare la fonte della particella, Fujii e i suoi colleghi non sono riusciti a comprenderne l'origine. Questi raggi cosmici di energia così elevata sono soliti sfrecciare nello spazio in modo piuttosto fluido, senza rimbalzare sui campi magnetici in modo violento come accade invece a quelli di energia ridotta. Se così non fosse stato, sarebbe stato molto più semplice risalire la fonte di origine, che sia un buco nero, una galassia o un'esplosione stellare.
Il team ha calcolato che la fonte di Amaterasu è verosimilmente una regione vuota dello spazio, dove si trovano poche galassie. Così, hanno provato a collegarlo alle galassie e ai corpi celesti che si trovano nei pressi del suo percorso di arrivo, senza però rilevare nulla. "Non c'era niente" ha spiegato Fujii. Una possibilità è che i modelli di calcolo abbiano bisogno di alcune modifiche, o che i raggi cosmici così potenti siano generati da fenomeni fisici non ancora conosciuti: se così fosse, potrebbero coprire distanze molto più ampie di quanto si pensasse.
Il prossimo passo di Fujii e colleghi sarà quello di rendere Telescope Array quattro volte più sensibile rispetto alla sua progettazione iniziale, in modo da poter osservare un maggior numero di raggi cosmici ad altissima energia e riuscire a individuarne le sorgenti. Il coautore dello studio John Matthews ha dichiarato: “Le particelle hanno un'energia così elevata che non dovrebbero essere influenzate dai campi magnetici galattici ed extragalattici. Dovremmo essere in grado di indicare da dove provengono nel cielo, ma nel caso della particella Oh-My-God e di questa nuova particella, tracciandone la traiettoria fino alla fonte non c'è niente di abbastanza energetico per averle prodotte. Questo è il mistero: cosa sta succedendo?"
L'aggiornamento di Telescope Array forse riuscirà a fornire finalmente una risposta.
