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Astrofisica ad alte energie: nuovi dati sul Blazar PKS 1424+240

Scritto da Annalisa Arci il 24.04.2013

PASADENA – I Blazar sono i più luminosi nuclei galattici attivi, molti dei quali emettono raggi gamma di alta energia. Una recente ricerca, che si basa sull’osservazione di un Blazar chiamato PKS 1424+240, la fonte più lontana di raggi gamma ad alta energia ad oggi conosciuta, ha rivelato che il suo spettro di emissione appare molto insolito. L’articolo sarà pubblicato nel The Astrophysical Journal e sarà disponibile online.

I raggi gamma provenienti da PKS 1424 +240 sono stati rilevati dal telescopio spaziale a raggi gamma Fermi e, successivamente, da VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System), che è sensibile ai raggi gamma ad alta energia (VHE) ad una banda tra i 100 GeV e i 10 TeV. Un team di ricercatori, tra cui Michele Fumagalli del Carnergie Institution for Science, ha utilizzato i dati forniti dal telescopio Hubble per fissare il limite inferiore per il redshift del Blazar (z ≥ 0,6035). 

blazar

Il redshift di un corpo celeste è una misura di quanto è “allungata” (a causa dell’espansione dell’Universo) la lunghezza d’onda della luce da esso emessa. La sua osservazione è molto importante in quanto rivela l’età del corpo celeste e a quale distanza dalla Terra si trova. Il redshift di questo Blazar corrisponde ad una distanza di almeno 7,4 miliardi di anni luce.

Non solo si trova ad una grande distanza ma emette raggi gamma in modo strano: il punto è che, secondo le previsioni degli scienziati, parte di questi raggi dovrebbe essere assorbita dalla luce di fondo extragalattica, ma ciò non avviene. Comprenderne i motivi è una sfida che Michele Fumagalli insiem agli altri autori dell’articolo (David Williams, J. Xavier Prochaska, Joel Primack dell’USCS, Charles Danforth e John Stocke della University of Colorado, Meg Urry della Yale University, Alex Filippenko dell’UC Berkeley e William Neely del NF/ Observatory – hanno deciso di cogliere.

La luce di fondo extragalattica (EBS, Extragalactic Background Light) è la radiazione diffusa da tutte le stelle e le galassie, una luce fioca ma pervasiva che riempie l’Universo. Quando i fotoni di una fonte ad alta energia di raggi gamma si scontrano con una radiazione a basso consumo energetico come la EBL, i fotoni si annichilano e creano una coppia elettrone-positrone. In presenza di grandi distanze, i raggi gamma devono viaggiare più a lungo e, di conseguenza, aumentano le probabilità che siano tutti assorbiti da questo meccanismo.

Il Blazar PKS 1424+240. Questo limite intrinseco alle distanze entro le quali possiamo con i nostri strumenti osservare simili  sorgenti di raggi gamma ad alta energia rendono il Blazar PKS 1424+240 un oggetto molto curioso. Stiamo vedendo una fonte straordinariamente brillante che non visualizza la caratteristica di emissione che ci aspettiamo da un Blazar ad alta energia”, ha detto Amy Furniss della California University. I risultati possono indicare qualcosa di nuovo circa i meccanismi di emissione dei Blazar, che potrà emergere solo da uno studio più approfondito della luce extragalattica di fondo e della propagazione dei fotoni di raggi gamma su lunghe distanze. Forse tutte queste ricerche potranno aiutarci a capire perché queste fonti di raggi gamma ad alta energie ci risultano visibili a così grandi distanze.

Va però precisato che misurare la EBL direttamente è estremamente difficile perché ci sono troppe fonti luminose nelle nostre immediate vicinanze; oltre a stime basate su modelli cosmologici, gli astronomi sono riusciti a fissare un limite minimo per la EBL. Utilizzando un modello matematico in grado di “tararsi” su questo limite, è stato possibile calcolare l’assorbimento previsto di raggi gamma ad altissima energia provenienti da PKS 1424 +240.  Il risultato raggiunto dal team di scienziati è significativo: hanno infatti trovato lo spettro di emissione di raggi gamma intrinseco al Blazar.

Purtroppo i risultati  si discostano dalle previsioni effettuate sulla base di modelli standard usato per i Blazar attuali, che si ritiene derivino da un getto di particelle relativistiche alimentate da materia che cade in un buco nero supermassiccio al centro della galassia ospite. Chissà se queste divergenze nei dati potranno dirci qualcosa in più sull’origine, magari anomala, del Blazar PKS 1424 +240. 

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