Scoperta l'origine dei raggi cosmici

Sono generati dall'esplosione di supernovae

Rappresentazione artistica deli resti di una supernova (fonte: Greg Stewart, SLAC)

 

Sono autentiche catastrofi, come l'esplosione di gigantesche stelle, a scagliare nell'universo i raggi cosmici che a miliardi bombardano ogni secondo la Terra.

Inseguita per decenni da ricercatori di tutto il mondo, la scoperta è ora pubblicata sulla rivista Science ed è stata possibile grazie ad una vasta collaborazione internazionale con un'importantissima partecipazione italiana. I dati alla base dello studio sono stati raccolti dal telescopio spaziale della Nasa Fermi, al quale l'Italia partecipa con Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) e Agenzia Spaziale Italiana (Asi) attraverso l'Asi Science Data Center (Asdc).
Parla italiano anche lo strumento che ha permesso la scoperta, il cuore del rivelatore di fotoni di altissima energia di Fermi chiamato Lat (Large Area Telescope), costruito in Italia dai ricercatori dell'Infn.

Lo studio ha esaminato ciò che resta di due supernovae, cataclismi che avvengono nel cosmo quando una stella di grande massa esplode al termine della sua vita, scagliando nello spazio profondo particelle, elementi chimici (tra cui quelli indispensabili alla vita), onde gravitazionali e producendo un'onda d'urto violentissima. Le supernovae danno vita ad acceleratori cosmici notevolmente più potenti del più grande degli acceleratori costruiti dall'uomo, il Large Hadron Collider (Lhc) del Cern di Ginevra. Mentre l'Lhc è appena entrato in una fase di riposo, gli acceleratori cosmici sono sempre al lavoro. Ad ''accenderli'' è lo scontro fra l'onda d'urto e le nubi molecolari che si trovano nelle vicinanze, che immediatamente accelera i protoni e li fa collidere fra loro, proprio come avviene negli acceleratori di particelle.
Le collisioni danno origine ad una cascata di particelle secondarie, come quelle chiamate pioni neutri. Queste ultime decadono immediatamente, producendo a loro volta coppie di particelle di luce (fotoni).
E' stato studiando questi fotoni, individuati dal telescopio Fermi, che i ricercatori sono riusciti a risalire alle ''fabbriche'' di raggi cosmici.

''E' uno dei risultati più attesi ed importanti degli ultimi 20 anni per l'astrofisica delle alte energie e per la fisica astroparticellare'', afferma Ronaldo Bellazzini, dell'Infn. ''Abbiamo ora l'evidenza diretta - prosegue - che la nostra galassia è popolata da una moltitudine di macchine acceleratrici in grado di portare i raggi cosmici ad energie cosi elevate che neppure potremmo immaginare di raggiungere con i nostri acceleratori terrestri''.
Per Patrizia Caraveo, dell'Inaf, i resti delle supernovae osservate ''offrono condizioni ottimali per la rivelazione dei raggi cosmici'': il guscio di materia espulsa dalla stella si sta espandendo, spiega l'esperta, contro una nube di gas e polveri che offre i bersagli per fare interagire i protoni accelerati.