Il misterioso acceleratore di particelle cosmiche bombarda la Terra con raggi ad alta energia

Il più potente acceleratore di particelle si trova nella nostra galassia e spara pericolosi raggi cosmici ad alta energia su di noi .

Gli astronomi si chiedono da tempo da dove provengono i raggi cosmici ad alta energia nella nostra galassia e ora nuove osservazioni rivelano un probabile candidato.

Cosa sono i raggi cosmici?

I raggi cosmici non sono affatto raggi, ma piuttosto minuscole particelle che si muovono attraverso l’universo quasi alla velocità della luce. Possono essere composti da elettroni, protoni o anche ioni di elementi più pesanti. Vengono creati in tutti i tipi di processi ad alta energia in tutto lo spazio, dall’esplosione di una supernova alla fusione di stelle o quando un buco nero aspira gas.

I raggi cosmici sono disponibili in un’ampia varietà di energie e, in generale, i raggi cosmici ad alta energia sono meno comuni dei loro cugini a bassa energia. Questo rapporto cambia leggermente a una certa energia – 10 ^ 15 elettronvolt. L’elettronvolt, o eV, è semplicemente il modo in cui i fisici delle particelle amano misurare i livelli di energia. Per fare un confronto, il collisore di particelle più potente sulla Terra, il Large Hadron Collider CERN, può raggiungere 13 X 10 ^ 12 eV, che viene spesso indicato come 13 teraelettronvolt o 13 TeV.

Rari raggi cosmici

I raggi cosmici con energie superiori a 10-15 eV sono molto meno comuni di quanto ci si aspetterebbe.

Ciò ha portato gli astronomi a credere che tutti i raggi cosmici a questo livello di energia e oltre provengano dall’esterno della galassia, mentre i processi nella Via Lattea sono in grado di produrre raggi cosmici fino a 10-15 eV inclusi.

Tutto ciò che crea questi raggi cosmici è più di 1.000 volte più potente dei nostri migliori acceleratori di particelle, i PeVatron naturali che vagano per la galassia.

Dove nella Via Lattea si formano i raggi cosmici sulla scala PeV?

Nonostante la loro energia, è difficile determinarne l’origine. Questo perché i raggi cosmici sono fatti di particelle cariche e le particelle cariche che viaggiano nello spazio interstellare reagiscono al campo magnetico della nostra galassia.

Quindi, quando vedi un raggio cosmico ad alta energia che emana da una certa direzione nel cielo, non hai davvero idea da dove provenga effettivamente – il suo percorso è stato curvo durante il suo viaggio verso la Terra.

Ma invece di cercare direttamente i raggi cosmici, possiamo cercare i loro parenti. Quando i raggi cosmici colpiscono accidentalmente una nuvola di gas interstellare, possono emettere raggi gamma, una forma di radiazione ad alta energia. Questi raggi gamma viaggiano attraverso la galassia in linea retta, il che ci consente di determinare direttamente la loro origine.

Pertanto, se vediamo una fonte di forte radiazione gamma, possiamo cercare fonti vicine di raggi cosmici PeV.

In un articolo astronomico pubblicato di recente, gli astronomi hanno scoperto una sorgente di raggi gamma superiore a 200 TeV, che può essere creata solo da raggi cosmici più potenti, forme di raggi cosmici che raggiungono la scala PeV.

La fonte, soprannominata HAWC J1825-134, si trova approssimativamente in direzione del centro della Galassia. HAWC J1825-134 sembra essere un punto luminoso di raggi gamma illuminato da una fonte sconosciuta di raggi cosmici, forse la più potente fonte conosciuta di raggi cosmici nella Via Lattea.

Misteriosa nube molecolare gigante

Diverse fonti presunte comuni di raggi cosmici ad alta energia si trovano entro poche migliaia di anni luce da HAWC J1825-134, ma nessuna può facilmente spiegare il segnale.

Ad esempio, il centro galattico stesso è un noto generatore di intensi raggi cosmici, ma è troppo lontano da HAWC J1825-134, quindi non ha nulla a che fare con queste misurazioni.

Ci sono alcuni resti di supernova e le supernove sono senza dubbio molto potenti. Ma tutte le supernove nella regione HAWC J1825-134 sono esplose molto tempo fa, troppo tempo fa per creare questi raggi cosmici ad alta energia ora.

Le pulsar, i densi resti in rapida rotazione dei nuclei di stelle massicce, producono anche enormi quantità di raggi cosmici. Ma sono anche troppo lontani dalla sorgente della radiazione gamma: le energie degli elettroni e dei protoni che emanano dalla pulsar semplicemente non sono abbastanza alte da viaggiare per migliaia di anni luce nel luogo in cui vengono emessi i raggi gamma.

Sorprendentemente, la fonte di questi raggi cosmici da record si è rivelata nientemeno che una gigantesca nuvola molecolare. Queste nuvole sono gigantesche creature goffe piene di polvere e gas che vagano per la galassia. A volte si restringono e si trasformano in stelle, ma per il resto possono rimanere calmi per miliardi di anni. Senza causare una seria minaccia a nessuno – e quasi nemmeno percettibile se non si dispone di buoni telescopi a infrarossi – questo è l’ultimo posto in cui ci si aspetta di trovare energie così follemente elevate.

Il complesso delle nuvole contiene un ammasso di stelle appena nate, ma anche le giovani stelle più luminose non sono considerate abbastanza potenti da lanciare tali raggi cosmici.

I ricercatori ammettono di non sapere come fa questa nuvola, ma in qualche modo genera alcune delle particelle più potenti dell’intera galassia.