Gli scienziati hanno scoperto i raggi gamma con la più alta energia mai emessi da una pulsar

Gli scienziati che utilizzano l’osservatorio HESS in Namibia hanno rilevato i raggi gamma con la più alta energia mai emessi da una stella morta chiamata pulsar. L’energia di questi raggi gamma era di 20 TeV, ovvero circa 10 trilioni di volte l’energia della luce visibile. È difficile conciliare questa osservazione con la teoria della produzione di raggi gamma pulsati, come riportato sulla rivista dal team internazionale. Astronomia della natura.

Le pulsar sono i resti di stelle esplose in modo spettacolare in una supernova. Le esplosioni lasciano dietro di sé una piccola stella morta di soli 20 chilometri di diametro, che ruota molto rapidamente e con un enorme campo magnetico.

“Queste stelle morte sono composte quasi interamente da neutroni e sono incredibilmente dense: un cucchiaino della loro materia ha una massa di oltre cinque miliardi di tonnellate, ovvero circa 900 volte la massa della Grande Piramide di Giza”, spiega la scienziata dell’HESS Emma Dee. Una Wilhelmi, coautrice della pubblicazione che lavora presso DESY.

Le pulsar emettono fasci rotanti di radiazioni elettromagnetiche, un po’ come i fari cosmici. Se il suo raggio attraversa il nostro sistema solare, vediamo lampi di radiazione a intervalli regolari. Questi lampi, chiamati anche impulsi di radiazione, possono essere ricercati in diversi intervalli di energia dello spettro elettromagnetico.

Gli scienziati ritengono che la fonte di questa radiazione siano gli elettroni veloci che vengono prodotti e accelerati nella magnetosfera della pulsar, mentre si muove verso l’ambiente circostante. La magnetosfera è costituita da plasma e campi elettromagnetici che circondano la stella e coorbitano con essa.

“Durante il loro viaggio verso l’esterno, gli elettroni guadagnano energia e la rilasciano sotto forma di fasci di radiazioni osservati”, afferma Bronek Rudak del Centro Astronomico Nicolaus Copernicus (CAMK PAN) in Polonia, anch’egli coautore.

Situata nel cielo meridionale nella costellazione della Vela (Barca a vela), la pulsar Vela è la pulsar più luminosa nella gamma radio dello spettro elettromagnetico e la sorgente stazionaria più luminosa di raggi gamma cosmici nella gamma dei gigaelettronvolt (GeV). Ruota circa undici volte al secondo. Tuttavia, oltre pochi GeV, la sua radiazione termina bruscamente, forse perché gli elettroni raggiungono l’estremità della magnetosfera della pulsar e fuggono.

Ma questa non è la fine della storia: utilizzando osservazioni profonde con HESS, ora è stato rilevato un nuovo componente radioattivo a energie ancora più elevate, con energie fino a decine di teraelettronvolt (TeV).

“Si tratta di circa 200 volte più forte di tutta la radiazione precedentemente rilevata da questo oggetto”, afferma il coautore Christo Venter della North-West University in Sud Africa. Questa componente ad altissima energia appare negli stessi periodi di fase di quella osservata nella banda del GeV. Tuttavia, per ottenere queste energie, gli elettroni potrebbero dover viaggiare più lontano della magnetosfera, ma lo schema di emissione dello spin deve rimanere intatto.

“Questo risultato mette alla prova la nostra precedente conoscenza delle pulsar e richiede di ripensare il modo in cui funzionano questi acceleratori naturali”, afferma Arash Janati Atay del Laboratorio di particelle e cosmologia (APC) in Francia, che ha guidato la ricerca.

“Lo schema convenzionale secondo cui le particelle vengono accelerate lungo le linee del campo magnetico all’interno o leggermente all’esterno della magnetosfera non può spiegare adeguatamente le nostre osservazioni. Forse stiamo vedendo particelle accelerate da un cosiddetto processo di riconnessione magnetica all’esterno del cilindro di luce, che è ancora in qualche modo” schema di rotazione? “Ma anche questo scenario ha difficoltà a spiegare come possano essere prodotte radiazioni così intense.”

Qualunque sia la spiegazione, insieme alle altre varianti superiori, la pulsar di Vela ora detiene ufficialmente il record come pulsar con la più alta energia di raggi gamma mai scoperta.

“Questa scoperta apre una nuova finestra di osservazione per rilevare altre pulsar nella gamma delle decine di TeV utilizzando i telescopi per raggi gamma più sensibili esistenti e futuri, aprendo così la strada a una migliore comprensione dei processi di accelerazione estrema in oggetti astrofisici altamente magnetizzati”. Janati Atay dice.