I raggi gamma vanno a gonfie Vele

Vista complessiva della schiera di telescopi HESS con i quattro da 12 metri e il nuovo HESS II da 28 metri. Crediti: H.E.S.S. Collaboration, Arnim Balzer

Alto più della torre di Pisa, pesante come il più grosso aereo di linea, ma agile e scattante come le gazzelle che popolano la sua terra d’elezione, la Namibia. Il suo occhio composito di 28 metri di diametro, costituito da un mosaico di 875 specchi, si eleva sul terso cielo africano per captare il debolissimo bagliore di luce bluastra (la radiazione Cherenkov) che si produce nell’interazione con l’atmosfera di raggi cosmici, in particolare di raggi gamma ad alta energia. Stiamo parlando di HESS II, anche chiamato CT5, il più grande telescopio Cherenkov mai costruito che, assieme ad altri quattro consimili più piccoli, costituisce l’osservatorio HESS (High Energy Stereoscopic System), dedicato all’osservazione dei fenomeni più violenti ed estremi nell’Universo. Fenomeni come quelli che possono avvenire in buchi neri supermassicci, supernove, pulsar quando funzionano come acceleratori cosmici di particelle, dando origine a fotoni gamma di alta energia.

Mentre i quattro telescopi da 12 metri che componevano l’originale osservatorio HESS sono già attivi da una decina d’anni, CT5 è stato inaugurato solo due anni fa. Gli scienziati della collaborazione internazionale che gestisce l’osservatorio hanno impiegato questo tempo in un duro lavoro di messa a punto della loro nuova meraviglia tecnologica. Alla fine i loro sforzi sono stati premiati e la collaborazione HESS ha potuto annunciare alla recente Amsterdam Astroparticle 2014 Conference i risultati conseguiti con CT5.

Di particolare interesse l’osservazione della pulsar delle Vele, un cuore di neutroni pulsante undici volte al secondo all’interno dell’omonimo resto di supernova, esplosa 11.000 anni fa nella costellazione delle Vele, a circa 1.000 anni luce da noi. Una pulsar da cui CT5 è riuscito a rilevare numerosi raggi gamma con un’energia di soli 30 GeV (Giga elettron-Volt, un’unità di misura dell’energia), un valore molto basso che non è assolutamente tipico di un osservazione compiuta con un telescopio terrestre in raggi gamma. Infatti, finora solo un’altra pulsar era stata rilevata da Terra, quella del Granchio nel 2008, mentre l’osservatorio spaziale Fermi ne ha individuate circa 140.

HESS II in posizione “di riposo”. Crediti: H.E.S.S. Collaboration

“Una prodezza ai limiti della tecnologia attuale”, l’ha definita Mathieu De Naurois, ricercatore del CNRS francese e Vice Direttore della collaborazione HESS. “La sfida principale consisteva nel ridurre al minimo la soglia di energia dello strumento, pur mantenendo il segnale al di sopra di un colossale rumore di fondo”. Secondo il ricercatore, se per le fonti gamma più intense il telescopio è in grado di registrare fino a un fotone gamma di alta energia per secondo, che rappresenta un record mondiale di categoria, anche per le sorgenti gamma più deboli può decisamente fare concorrenza a strumenti più mirati come Fermi.

“La rivelazione della pulsazione del pulsar delle Vele ad energie sopra i 30 GeV è un bellissimo risultato”, ha commentato a Media INAF Patrizia Caraveo, direttrice dell’INAF-IASF di Milano. “La curva di luce, ad un solo picco molto stretto, conferma quanto già sapevamo da Fermi, che ci ha mostrato che il secondo picco diventa preponderante al crescere dell’energia fino a dominare ad energie maggiori di qualche GeV. Quello che potrebbe riservare qualche sorpresa è lo spettro dei fotoni pulsati: visto il numero di fotoni rivelati è facile immaginare che il punto di Hess II sarà ben sopra l’estrapolazione della decrescita esponenziale rivelata da Fermi. Solo a strumento calibrato sarà possibile sapere qualcosa di più, ma è quasi certo che sarà necessario invocare un ulteriore meccanismo di emissione capace di produrre fotoni così energetici. Giocoforza la regione di emissione dovrà essere lontana dalla stella di neutroni per evitare l’assorbimento dovuto al fortissimo campo magnetico”.

Come si è detto, dopo la pulsar del Granchio (Crab), quelle delle Vele è la seconda pulsar ad essere rivelata da telescopi Cherenkov al suolo. Secondo Caraveo, benché si tratti delle pulsar più brillanti del cielo gamma, due oggetti sono sufficienti per dimostrare che le stelle di neutroni sono capaci di produrre fotoni di decine di GeV. “Sono sicura che presto ci saranno altri annunci”, ha concluso la ricercatrice. “Una volta aperta la strada, altre stelle di neutroni verranno rivelate. Penso a Geminga, per esempio. All’orizzonte c’è poi la nuova generazione di telescopi gamma da terra: il Cherenkov Telescope Array sarà un valentissimo cacciatore di stelle di neutroni”.

Fonte: Media INAF | Scritto da Stefano Parisini