Nove sorgenti di raggi gamma ad altissima energia costituiscono un nuovo catalogo compilato dai ricercatori dell'Osservatorio sui raggi gamma di High-Altitude Water Cherenkov (HAWC). Tutti producono raggi gamma con energie superiori a 56 trilioni di elettronvolt (TeV) e tre emettono raggi gamma che si estendono fino a 100 TeV e oltre, rendendo queste le fonti di energia più alte mai osservate nella nostra galassia. Il catalogo aiuta a spiegare da dove hanno origine le particelle e come vengono accelerate a tali estremi.

"La Terra è costantemente bombardata da particelle cariche chiamate raggi cosmici, ma perché sono a pagamento, si piegano nei campi magnetici e non puntano alle loro fonti. Ci affidiamo ai raggi gamma, che si producono vicino alle sorgenti dei raggi cosmici, per restringere le loro origini, "ha detto Kelly Malone, un astrofisico nel gruppo Neutron Science and Technology del Los Alamos National Laboratory e membro della collaborazione scientifica HAWC. "Ci sono ancora molte domande senza risposta sull'origine e l'accelerazione dei raggi cosmici. I raggi gamma ad alta energia sono prodotti vicino a siti di raggi cosmici e possono essere usati per sondare l'accelerazione dei raggi cosmici. Tuttavia, c'è una certa ambiguità nell'usare i raggi gamma per studiarlo, poiché i raggi gamma ad alta energia possono essere prodotti anche tramite altri meccanismi, come fotoni a bassa energia che si disperdono dagli elettroni, che si verifica comunemente vicino alle pulsar."

Le sorgenti di raggi gamma astrofisici appena catalogate hanno energie circa 10 volte superiori a quelle che possono essere prodotte utilizzando i collisori di particelle sperimentali sulla Terra. Sebbene siano state precedentemente rilevate particelle astrofisiche di energia superiore, questa è la prima volta che vengono individuate fonti galattiche specifiche. Tutte le sorgenti hanno pulsar estremamente energetiche (stelle di neutroni rotanti altamente magnetizzate) nelle vicinanze. Il numero di sorgenti rilevate potrebbe indicare che l'emissione di energia ultraelevata è una caratteristica generica di potenti venti di particelle provenienti da pulsar incorporate in nubi di gas interstellari note come nebulose, e che ulteriori rilevamenti saranno imminenti.

L'osservatorio HAWC Gamma-Ray è costituito da una serie di vasche piene d'acqua situate in alto sulle pendici del vulcano Sierra Negra a Puebla, Messico, dove l'atmosfera è sottile e offre condizioni migliori per l'osservazione dei raggi gamma. Quando questi raggi gamma colpiscono le molecole nell'atmosfera producono piogge di particelle energetiche. Sebbene nulla possa viaggiare più veloce della velocità della luce nel vuoto, la luce si muove più lentamente attraverso l'acqua. Di conseguenza, alcune particelle negli sciami di raggi cosmici viaggiano più velocemente della luce nell'acqua all'interno dei serbatoi del rivelatore HAWC. Le particelle più veloci della luce, a sua volta, producono caratteristici lampi di luce chiamati radiazione Cherenkov. Registrando i lampi di Cherenkov nei serbatoi dell'acqua HAWC, i ricercatori possono ricostruire le fonti delle piogge di particelle per conoscere le particelle che le hanno causate in primo luogo.

I collaboratori di HAWC intendono continuare a cercare le sorgenti dei raggi cosmici ad alta energia. Combinando i loro dati con misurazioni di altri tipi di osservatori come neutrini, Raggi X, radiotelescopi e ottici, sperano di districare i meccanismi astrofisici che producono i raggi cosmici che piovono continuamente sul nostro pianeta.

Lo studio è pubblicato su Lettere di revisione fisica .