Esplosioni improvvise e super flare stellari

Credit: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration)

Nuove mappe di raggi gamma in streaming dal cielo rivelano alcune fonti sorprendenti di questa alta energia sotto forma di luce, tra gli oggetti che non sono mai stati rilevati prima. Il telescopio a raggi gamma Fermi della NASA, in orbita attorno alla Terra, scansiona l’intero cielo ogni tre ore. Osserva non solo le fonti continue di questa radiazione pericolosa, ma le numerose esplosioni improvvise, come i lampi di raggi gamma nell’universo distante e flare solari. Le mappe più recenti prodotte dalla Large Area Telescope del satellite (LAT) ha identificato 1.873 sorgenti cosmiche di raggi gamma. Sebbene più della metà di questi oggetti astronomici siano le solite sospette galassie attive, i cui buchi neri centrali supermassicci attraggono materia nel loro interno, più di un terzo di questi oggetti non sono mai stati visti in qualsiasi altra lunghezza d’onda della luce, visibile o altro. “Molte di queste fonti sono in grado di fornire grandi sorprese, e questo è qualcosa di veramente eccitante“, ha detto il co-autore Gino Tosti, un astrofisico presso l’Università di Perugia in Italia e attualmente presso il National Accelerator Laboratory di Menlo Park, in California. Per evidenziare la gamma di sorgenti di raggi gamma in questo nuovo censimento, il team di Fermi ha creato una lista “Top 10″. Cinque dei 10 “top” di queste sorgenti di raggi gamma sono all’interno della Via Lattea. Uno degli enigmi all’interno della Via Lattea è la designazione ingombrante di 2FGL J0359.5 5410. Si trova nella costellazione della Giraffa. 2FGL J0359.5 5410 potrebbe appartenere a una nuova classe di oggetti non rilevati prima nella banda dei raggi gamma. Nel frattempo, L44 si ritiene che abbia 20.000 anni, ed è un oggetto posto a circa 9.800 anni luce di distanza nella costellazione dell’Aquila. I ricercatori pensano che W44 sia il relitto di una supernova, una stella esplosa.

Credit: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, ROSAT, JPL-Caltech, and NRAO/AUI

Un’altra fonte dei resti di supernova di raggi gamma è la famosa Nebulosa del Granchio. Situata a 6.500 anni luce di distanza nella costellazione del Toro, la nebulosa è stata generata da una supernova, la cui luce ha raggiunto la Terra nel 1054 d.C.. Al centro di una nube di gas in espansione attorno a ciò che resta del nucleo della stella originale è una pulsar rotante 30 volte al secondo. Fermi e il satellite AGILE dell’Agenzia Spaziale Italiana hanno rilevato una serie di breve durata di brillamenti di raggi gamma a energie centinaia di volte superiori a quella della nebulosa osservata ai raggi X. I ricercatori suggeriscono che questi “superflares” sono dovuti a elettroni posti vicino alla pulsar, accelerati fino ad energie migliaia di miliardi di volte superiori a quella della luce visibile – ben oltre ciò che si può ottenere il Large Hadron Collider nei pressi di Ginevra, in Svizzera, oggi l’acceleratore di particelle più potente sulla Terra. V407 Cygni è un sistema stellare binario a circa 9.000 anni luce di distanza nella costellazione del Cigno che contiene una nana bianca compatta e una stella gigante rossa di circa 500 volte le dimensioni del sole. Questi sistemi, conosciute come novae, accade quando la nana bianca accoglie materiale da parte della gigante rossa per poi esplodere. Gli scienziati non si aspettavano in tali esplosioni di avere energia sufficiente per produrre alta energia di raggi gamma. Le Pulsar rappresentano circa il 6% della nuova mappa di Fermi di sorgenti di raggi gamma. In collaborazione con la radioastronomia, il team di Fermi ha scoperto che la pulsar PSR J0101-6422 nella costellazione meridionale del Tucano invia impulsi di raggi gamma quasi 400 volte al secondo. Una fonte vicino casa è la Galassia di Andromeda (M31), che ad una distanza di 2,5 milioni di anni luce è la galassia a spirale più vicina, di analoghe dimensioni e struttura come la nostra Via Lattea. I raggi gamma visti da M31 sono in gran parte causati dai raggi cosmici ad alta energia che sbattono nel gas tra le stelle. “Ci sono voluti due anni di osservazioni da parte del LAT per individuare M31“, ha detto Jürgen Knödlseder coautore dello studio presso l’Istituto di Ricerca per l’Astrofisica e Planetologia a Tolosa, in Francia. “Abbiamo concluso che la Galassia di Andromeda ha meno raggi cosmici che la nostra Via Lattea, probabilmente a causa delle forme stellari – incluse quelli che muoiono come supernovae, che aiutano a produrre raggi cosmici”. Molto più lontano è PKS 0537-286 nella costellazione del Leone, che si trova ad oltre 11,7 miliardi di anni luce di distanza. I nuclei delle galassie attive spruzzano getti di particelle a velocità vicine a quella della luce, e le galassie ad esempio sono chiamate blazar quando questi getti puntano verso il nostro cammino. PKS 0537-286 è una variabile blazar, il cui getto può variare di luminosità nel tempo per più di cento volte. Questo oggetto è così lontano, che lo stiamo visualizzando come era quando l’universo aveva solo 2 miliardi di anni. “Il quadro generale è che la variabilità è dovuta alla formazione di perturbazioni o instabilità nel getto“, ha spiegato Tosti. Il centro della Galassia Sigaro (M82) è luminoso per un altro motivo. Situato a 12 milioni di anni luce di distanza nella costellazione dell’Orsa Maggiore, questa è una cosiddetta galassia starburst, il cui nucleo è formato da stelle più giovani di 10 volte rispetto a quelle della Via Lattea. Questa iperattività garantisce un alto tasso di supernovae. I Raggi gamma non sono solo limitati ai nuclei galattici, come si può vedere con la galassia ellittica gigante Centaurus A, nota anche come NGC 5128, che si trova a 12 milioni di anni luce di distanza nella costellazione meridionale del Centauro. La galassia è luminosa con le onde radio, emesse da lobi vasti milioni di anni luce grazie a gas lanciati fuori dal buco nero supermassiccio al centro della galassia. Fermi ha rilevato l’alta energia dei raggi gamma da questi lobi.

Credit: NASA's Goddard Space Flight Center

Le emissioni radio provenienti da particelle in rapido movimento, possono impattare i fotoni e aumentare i livelli di raggi gamma, hanno detto i ricercatori. Un oggetto misterioso è 2FGL J1305.0 1152, che si trova nella costellazione della Vergine. Il suo spettro di raggi gamma non assomigliano né ad una pulsar, né ad un blazar. Tosti ha fatto notare che questo enigma si trova in una regione in cui sorgenti di raggi gamma sono per lo più nuclei galattici attivi, i centri luminosi di galassie con buchi neri supermassicci. “La sua probabilità di essere un nucleo galattico attivo potrebbe essere alta, ma non è pari al 100%. Solo con la scoperta di una controparte di questa fonte in altre lunghezze d’onda saremo in grado di rivelare il suo mistero”, ha aggiunto. “Direi che il lavoro è appena iniziato“, ha detto Tosti. “Siamo stati in grado di rilevare le fonti – ora dobbiamo capire meglio i meccanismi fisici che sono responsabili delle loro emissioni“. Sorgenti di raggi gamma non sono solo i misteri che Fermi si trova a dipanare. Le sue osservazioni stanno fornendo agli astrofisici la speranza di risolvere l’enigma storico della origine dei raggi cosmici. “Fermi fornisce prove crescenti che resti di supernova sono la fonte della maggior parte dei raggi cosmici galattici“, ha detto Tosti. “Tuttavia, il campione di resti di supernova osservata da Fermi è ancora troppo piccolo per dichiarare risolto il problema, ma credo che questo mistero alla lunga sarà risolto. Sarebbe bello se questo potesse accadere il prossimo anno, quando ci sarà la celebrazione del centenario della scoperta dei raggi cosmici da parte di Hess nel 1912.”

Fonte: http://www.meteoweb.eu