Un articolo pubblicato questo lunedì (25) sulla rivista Lettere di revisione fisica rivela che gli elettroni dei raggi cosmici (CRe) più potenti mai rilevati provenivano da fonti sorprendentemente vicine alla Terra. La ricerca, condotta dagli scienziati dell'Osservatorio HESS in Namibia, ha registrato particelle con energie fino a 40 teraelettronvolt.
Secondo lo studio, queste particelle dovrebbero essersi originate entro un raggio di appena mille anni luce dal Sistema Solare, una distanza minima rispetto alle dimensioni della Via Lattea.
La Terra è bombardata dai raggi cosmici
Pur essendo protetta dall’atmosfera, la Terra è costantemente esposta all’impatto dei raggi cosmici. Queste particelle ad alta energia viaggiano attraverso lo spazio innescate da fenomeni estremi come supernovae, buchi neri e pulsar.
L'Osservatorio HESS è stato progettato per catturare la radiazione Cherenkov. Questo fenomeno si verifica quando le particelle superano la velocità della luce nell'atmosfera, producendo un bagliore debole ma rilevabile. In una dichiarazione, gli autori dello studio hanno affermato che questa sensibilità di cattura è stata ciò che ha reso possibile la mappatura CRe.
Anche così, non è stato semplice. I raggi gamma, che producono anche radiazioni Cherenkov, rendono il processo più impegnativo. « I raggi gamma viaggiano direttamente nell'Universo, mentre gli elettroni hanno traiettorie caotiche a causa dell'interazione con i campi magnetici », ha spiegato Mathieu de Naurois, del Centro nazionale francese per la ricerca scientifica, autore corrispondente della ricerca.
Dopo aver analizzato i dati HESS, gli scienziati sono stati in grado di isolare gli eventi candidati CRe e fare inferenze statistiche sulle loro caratteristiche.
Suggeriscono che tra le possibili fonti di queste CRe ci siano i resti di supernova del Monogem Ring, la stella Wolf-Rayet γ2 Velorum o pulsar come Vela e Geminga. Un’altra ipotesi è che un’antica supernova si sia dissipata, rendendo la sua posizione non rilevabile.
Un dettaglio intrigante è il taglio osservato nello spettro energetico del CRe, che inizia a 1,17 teraelettronvolt. “Ciò indica che solo poche fonti, o anche una sola, producono questi elettroni”, ha sottolineato de Naurois. Se ci fossero molte fonti, secondo lui, lo spettro energetico sarebbe più omogeneo, riflettendo la somma dei contributi provenienti da luoghi diversi.
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Gli elettroni perdono energia su lunghe distanze
Lo studio ha anche scoperto che le CRe perdono energia rapidamente mentre viaggiano nello spazio. Nel processo di radiazione di sincrotrone, interagiscono con i campi magnetici interstellari, irradiando energia sotto forma di onde elettromagnetiche. Nello scattering Compton inverso, queste particelle trasferiscono energia a fotoni a bassa energia, determinando un’ulteriore riduzione della loro potenza. Pertanto, il CRe rilevato deve provenire da regioni relativamente vicine per mantenere tale energia quando raggiunge la Terra.
Queste scoperte rappresentano una pietra miliare nella comprensione delle particelle ad alta energia. “La nostra misurazione colma una lacuna cruciale nello spettro energetico, offrendo dati che costituiranno un riferimento per gli anni a venire”, ha affermato de Naurois.
Proseguendo le analisi, il team indagherà se esistono direzioni preferenziali per l'arrivo di CRe, che potrebbero aiutare a identificarne le fonti. Nonostante le sfide, questo progresso avvicina gli scienziati alla comprensione di come i fenomeni estremi diano energia all’Universo.