I raggi cosmici hanno un'origine extragalattica

Dopo 12 anni di ricerche e supposizioni, finalmente la conferma che le particelle più energetiche dell'Universo provengono da una regione esterna alla Via Lattea.

pierre3hr1-800x533
Una struttura dell'Osservatorio Pierre Auger pronta a ricevere segnali.|Steven Saffi, auger.org

Ci è voluto oltre un decennio di paziente raccolta dati, ma ora gli scienziati del Pierre Auger Observatory in Argentina hanno evidenze solide per affermare che i raggi cosmici provengono da una regione di Spazio esterna al disco della Via Lattea.

 

Lo studio pubblicato su Science non chiarisce l'origine di queste particelle altamente energetiche, ma rivela che l'asimmetria della loro provenienza è in linea con la distribuzione delle galassie vicine alla nostra.

Bombardamenti invisibili. In origine la maggior parte dei raggi cosmici è costituita da protoni o altre particelle cariche; quando queste ricadono nell'alta atmosfera terrestre, interagiscono con nuclei atomici formando schegge di particelle subatomiche. Queste a loro volta collidono con altri nuclei, formando così una "cascata" invisibile di particelle cariche che si estende per molti km quadrati una volta arrivata a terra.

 

La fonte dei raggi cosmici ultra energetici (Ultra High Energy Cosmic Ray, UHECR) è sempre rimasta misteriosa, perché queste "docce" di particelle - che arrivano ad energie di 10 alla 20 elettronvolt, sono estremamente rare: si calcola che su ogni km quadrato di superficie terrestre ne cada soltanto una ogni secolo.

Ultrasensibile. L'osservatorio Pierre Auger che si estende per 3000 km quadrati, e che per la posizione relativamente vicina all'equatore riesce a scandagliare l'85% della volta celeste, ne ha individuati oltre 32 mila, con energie superiori a 8 per 10 alla 18 elettronvolt, tra il 2004 e il 2016.

 

Indizio lampante. Il campo magnetico della Via Lattea piega la traiettoria di queste particelle, facendo sembrare la loro provenienza casuale. Tuttavia tenuto conto di questo fattore di disturbo, i raggi cosmici analizzati continuavano ad avere il 6% di probabilità in più di provenire da una particolare regione di cielo esterna alla Via Lattea, situata a circa 300 milioni di anni luce da noi.

 

Sorgenti. La scoperta mette fortemente in dubbio le ipotesi che volevano il buco nero supermassiccio interno alla nostra galassia come fonte dei raggi cosmici. Piuttosto, la loro origine parrebbe ascrivibile a nuclei galattici - buchi neri supermassicci che eiettano materia a velocità vicine a quella della luce - e a esplosioni stellare chiamate lampi gamma o gamma ray burst, al di fuori della Via Lattea.

 

La ricerca conferma alcuni risultati pubblicati troppo precocemente dall'osservatorio una decina di anni fa. Allora, mancava la solidità statistica per affermare quanto oggi è stato dimostrato con successo.

 

22 Settembre 2017 | Elisabetta Intini