Vengono mostrati i telescopi MAGIC sull'isola canaria di La Palma. Credito:Robert Wagner
Mai prima d'ora gli astrofisici avevano misurato una luce di così alta energia proveniente da un oggetto celeste così lontano. Circa 7 miliardi di anni fa, un'enorme esplosione si è verificata nel buco nero al centro di una galassia. Questo è stato seguito da un'esplosione di raggi gamma ad alta intensità. Un certo numero di telescopi, MAGIA inclusa, sono riusciti a catturare questa luce. Un ulteriore vantaggio:è stato così possibile riconfermare la Teoria della Relatività Generale di Einstein, poiché i raggi di luce incontravano una galassia meno lontana in rotta verso la Terra - e venivano deviati da questa cosiddetta lente gravitazionale.
L'oggetto QSO B0218+357 è un blazar, un tipo specifico di buco nero. I ricercatori ora presumono che ci sia un buco nero supermassiccio al centro di ogni galassia. Buchi neri, in cui la materia sta attualmente precipitando sono chiamati buchi neri attivi. Emettono getti estremamente luminosi. Se queste esplosioni puntano verso la Terra, si usa il termine blazar.
La luna piena impedisce la prima osservazione MAGICA
L'evento ora descritto in " Astronomia e astrofisica " avvenne 7 miliardi di anni fa, quando l'universo non aveva nemmeno la metà della sua età attuale. "Il blazar è stato scoperto inizialmente il 14 luglio 2014 dal Large Area Telescope (LAT) del satellite Fermi, " spiega Razmik Mirzoyan, scienziato presso il Max Planck Institute for Physics e portavoce della collaborazione MAGIC. "I telescopi a raggi gamma sulla Terra hanno immediatamente puntato gli occhi sul blazer per saperne di più su questo oggetto".
Uno di questi telescopi era MAGIC, sull'isola delle Canarie di La Palma, specializzato in raggi gamma ad alta energia. Può catturare fotoni - particelle di luce - la cui energia è 100 miliardi di volte superiore ai fotoni emessi dal nostro Sole e mille volte superiore a quelli misurati da Fermi-LAT. Gli scienziati MAGIC inizialmente erano sfortunati, tuttavia:una luna piena significava che il telescopio non era in grado di funzionare durante il periodo in questione.
I fotoni vengono emessi da una galassia QSO B0218+357 in direzione della Terra. A causa dell'effetto gravitazionale della galassia interposta B0218+357G i fotoni formano due percorsi che raggiungono la Terra con un ritardo di circa 11 giorni. I fotoni sono stati osservati sia dallo strumento Fermi-LAT che dai telescopi MAGIC. Credito:Daniel Lopez/IAC; NASA/ESA; NASA E/PO - Sonoma State University, Aurore Simonnet
La lente gravitazionale devia i fotoni ad altissima energia
Undici giorni dopo, MAGIC ha avuto una seconda possibilità, poiché i raggi gamma emessi da QSO B0218+357 non hanno preso la rotta diretta verso la Terra:un miliardo di anni dopo essere partiti per il loro viaggio, hanno raggiunto la galassia B0218+357G. È qui che entra in gioco la Teoria della Relatività Generale di Einstein.
Questo afferma che una grande massa nell'universo, una galassia, Per esempio, devia la luce di un oggetto dietro di esso. Inoltre, la luce è focalizzata come da una gigantesca lente ottica - a un osservatore distante, l'oggetto sembra essere molto più luminoso, ma anche distorto. I fasci di luce hanno anche bisogno di diverse lunghezze di tempo per passare attraverso l'obiettivo, a seconda dell'angolo di osservazione.
Questa lente gravitazionale è stata la ragione per cui MAGIC è stata in grado, Dopotutto, per misurare QSO B0218+357 - e quindi l'oggetto più distante nello spettro dei raggi gamma ad alta energia. "Sapevamo dalle osservazioni intraprese dal telescopio spaziale e dai radiotelescopi Fermi nel 2012 che i fotoni che prendevano il percorso più lungo sarebbero arrivati 11 giorni dopo, " dice Julian Sitarek (Università di ?ódz, Polonia), che ha condotto questo studio. "Questa è stata la prima volta che siamo stati in grado di osservare che i fotoni ad alta energia sono stati deviati da una lente gravitazionale".
Raddoppiare le dimensioni dell'universo di raggi gamma
Il fatto che raggi gamma di energia così elevata da un lontano corpo celeste raggiungano l'atmosfera terrestre è tutt'altro che ovvio. "Molti raggi gamma si perdono quando interagiscono con fotoni che provengono da galassie o stelle e hanno un'energia inferiore, " dice Mirzoyan. "Con l'osservazione MAGIC, la parte dell'universo che possiamo osservare tramite i raggi gamma è raddoppiata."
Il fatto che la luce sia arrivata sulla Terra all'ora calcolata potrebbe far vacillare alcune teorie sulla struttura del vuoto - ulteriori indagini, però, sono tenuti a confermarlo. "L'osservazione attualmente punta a nuove possibilità per osservatori di raggi gamma ad alta energia - e fornisce un puntatore per la prossima generazione di telescopi nel progetto CTA, "dice Mirzoyan, riassumendo la situazione.
