Nell’universo c’è un acceleratore inatteso

L’esperimento PAMELA ha visto che i protoni e i nuclei di elio dei raggi cosmici nella Galassia non sono accelerati allo stesso modo alle alte energie (nell’ordine delle centinaia di GeV). Questo potrebbe significare che esistono vari tipi di acceleratori cosmici di particelle che agiscono con meccanismi differenti.

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L’esperimento PAMELA – una impresa scientifica internazionale coordinata dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) – ha visto che i protoni e i nuclei di elio dei raggi cosmici nella galassia non sono accelerati allo stesso modo alle alte energie (nell’ordine delle centinaia di GeV). Questo potrebbe significare che esistono vari tipi di acceleratori cosmici di particelle che agiscono con meccanismi differenti. Finora, infatti, si pensava che questo “lavoro” venisse compiuto dai turbolentissimi resti delle grandi stelle esplose (le supernovae) in modo identico per tutte le particelle cariche. Ora invece, le osservazioni di PAMELA rivelano che i protoni e l’elio possono avere diverse sorgenti che li accelerano.

Lo studio che spiega questo fenomeno sarà pubblicato sulla prossima edizione di Science Express, il servizio di anteprima della rivista americana Science a cui è destinata la pubblicazione definitiva dell’articolo.

I dati sono stati raccolti da PAMELA tra il 2006 e il 2008 e riguardano il flusso di protoni e di nuclei di elio, cioè la quasi totalità della radiazione cosmica che intercettiamo. Si è scoperto che lo spettro dei protoni e quello dei nuclei di elio hanno andamenti diversi. Questa differenza sarebbe quindi la prova che qualcosa accelera diversamente gli uni e gli altri. Una ipotesi potrebbe essere l’esistenza di un meccanismo sconosciuto di accelerazione che agisce in modo diverso per le varie specie di particelle. Una spiegazione in termini più classici suggerisce che i raggi cosmici galattici siano accelerati sia da novae, enormi esplosioni nucleari causate dall’accumulo di idrogeno sulla superficie di una nana bianca, che da $supernovae$ di diverso tipo. I protoni sarebbero accelerati nell’esplosione di $supernovae$ più piccole – in cui l’atmosfera stellare è ricca per lo più di protoni – e i nuclei di elio in stelle più grandi, in cui l’atmosfera stellare è più ricca di elio, e queste differenti condizioni potrebbero produrre le diverse dipendenze dei loro flussi dall’energia osservate da PAMELA.

“Questi risultati, dichiara Piergiorgio Picozza, responsabile dell’esperimento PAMELA, mettono in seria discussione il paradigma che vuole i raggi cosmici accelerati solo dall’onda d’urto dei resti delle $supernovae$ per poi propagarsi nella Galassia. Essi richiedono processi più complessi di accelerazione che saranno presto oggetto di una approfondita indagine teorica. Si tratta di un importante progresso nella conoscenza dei meccanismi di accelerazione dei raggi cosmici nella nostra $galassia$, che si aggiunge a quelli recenti degli esperimenti AGILE e FERMI”.

“Questo risultato è molto importante per la comprensione dell’origine dei raggi cosmici, che rappresenta uno dei grandi enigmi della scienza moderna” dice Barbara Negri responsabile dell’Unità Esplorazione ed Osservazione dell’Universo dell’ASI. “L’esperimento PAMELA è stato realizzato anche con il contributo dell’ASI ed è attualmente il più avanzato osservatorio per lo studio dei raggi cosmici. L’ASI, dal lancio avvenuto nel 2006, è impegnata a fornire il supporto alla gestione dell’esperimento PAMELA in orbita e alla comunità scientifica che ne deve interpretare i dati ottenuti. I tanti importantissimi risultati che l’esperimento PAMELA così come gli esperimenti sui satelliti AGILE e FERMI, che studiano il cosmo alle altissime energie, stanno ottenendo in questi ultimi anni sono per l’ASI motivo di orgoglio, in quanto rappresentano la chiara dimostrazione dell’efficacia del supporto che l’agenzia riesce a dare alla scienza nazionale”.

PAMELA è un esperimento che orbita tra i 350 e i 610 km di $altezza$ su un satellite russo ed è il frutto di una collaborazione tra l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, l’Agenzia Spaziale Russa e istituti di ricerca russi, con la partecipazione dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e il contributo delle agenzie spaziali e università tedesche e svedesi.

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3 Commenti

  1. Domanda probabilmente stupida: ma non può esser invece che parte della radiazione venga rallentata? Ad esempio l’elio potrebbe perdere energia cinetica con lo scontro con nubi intorno alle stelle…

  2. Altra domanda sicuramente stupidissima: può avere a che fare con l’energia oscura che partecipa a questa accelerazione così diversificata?