Raggi gamma ad altissima energia mettono in discussione i precedenti modelli teorici sulle pulsar
Un team internazionale di astrofisici ha individuato dei raggi gamma provenienti dalla stella di neutroni situata nel cuore della Nebulosa del Granchio, dotati di un’energia di gran lunga superiore a quella giustificata dagli esistenti modelli teorici.
I raggi gamma rilevati hanno raggiunto energie comprese tra i 100 e i 400 gigaelettronvolt. Un’energia straordinaria se si considera che il picco massimo registrato prima delle osservazioni del telescopio VERITAS era stato di 25 GeV. Per comprendere l’entità della scoperta, basti pensare che un fotone di 400 GeV è quasi un trilione di volte più energetico di un fotone di luce visibile.
L’emissione ad alta energia è stata rilevata grazie a quattro sofisticati telescopi impiegati da VERITAS e posizionati in Arizona per l’osservazione dei raggi gamma, lo studio viene pubblicato il 6 Ottobre sul numero di Science.
‘Dopo che i risultati erano stati presentati tutti erano molto perplessi’ afferma Henric Krawczynski, professore di fisica. Il professor Krawczynski e il professor James H. Buckley hanno guidato il gruppo di ricerca della Washington University, che è uno dei sei membri del consorzio VERITAS.
Il centro della stella massiccia collassata che produsse la Nebulosa del Granchio è una stella di neutroni che ruota rapidamente supportando un campo magnetico non uniforme e dipolare. A causa del mancato allineamento, la radiazione emessa lungo le linee del campo magnetico produce una circonferenza nello spazio. Il raggio è visibile dalla terra a intervalli regolari tali che il fascio di luce sembra pulsare.
Gli scienziati hanno potuto avvalersi di strumenti molto sensibili per rilevare energie che non erano mai state prima registrate a tale intensità. ‘La pulsar al centro della nebulosa era stata individuata dalle onde radio, ottiche, raggi x e raggi gamma, ma non avremmo mai immaginato che le radiazioni potessero superare i 100 GeV’ spiega Matthias Beilicke, ricercatore e assistente di fisica alla Washington University.
Il team della VERITAS ha puntato i telescopi sulla pulsar per 107 ore per quattro anni, e, nello stupore generale, gli scienziati hanno scoperto queste emissioni ad altissima energia.
I modelli che precedentemente hanno spiegato le emissioni pulsar non sono adeguati, senza ulteriori revisioni, a chiarire le recenti osservazioni.
‘Gli elettroni e i protoni si allontanano dalla superficie della stella di neutroni e creano una magnetosfera dalla forma cilindrica e dal diametro di migliaia di km, che ruota insieme alla stella di neutroni. Il cilindro è dotato di un’alta conducibilità, ma dei piccoli varchi si aprono e le particelle raggiungono altissimi livelli di energia da una parte all’altra di queste fenditure. L’obiettivo delle osservazioni è di localizzare i varchi e identificare il meccanismo che conduce all’accelerazione delle particelle e all’emissione dei raggi gamma’, spiega Krawczynski.
Una spiegazione potrebbe essere che le particelle accelerano in prossimità dei punti di massima polarità della pulsar. Una seconda teoria invece sostiene che le fenditure aumentino nella parte esterna della magnetosfera dove campi di cariche opposte si incontrano.
Gli scienziati seppur estremamente soddisfatti dei risultati raggiunti riconoscono che sarà piuttosto complicato conciliare le teorie con i dati raccolti.
