3 luglio 2009
Le ricerche pubblicate sulla rivista scientifica “Science”
Astrofisica: nuove scoperte dall'universo grazie ai telescopi Magic e Fermi
Individuati il più potente acceleratore di particelle naturale e una decina di nuove pulsar
Immagini dell’aumento spettacolare di luminosità della regione vicina al buco nero di M87
Arrivano dall’universo più lontano due nuove scoperte nel campo dell’astrofisica delle alte energie cui hanno contribuito i ricercatori dell’Università di Udine e della sezione friulana dell’Istituto nazionale di fisica nucleare. In particolare, è stato fotografato per la prima volta il più potente acceleratore di particelle naturale mai osservato, migliaia di volte più potente di quelli costruiti dall’uomo. Inoltre, sono state scoperte nuove pulsar, stelle di neutroni che mandano segnali periodici, individuate solo grazie alla loro emissione di raggi gamma. Il gruppo di astrofisici udinesi, coordinato da Alessandro De Angelis, ha partecipato alle scoperte effettuate, la prima, con il telescopio Magic nelle Canarie, che ha operato con i telescopi Hess in Namibia, Veritas in Arizona e i radiotelescopi americani; la seconda con il telescopio spaziale Fermi. I risultati delle ricerche sono pubblicati il 2 luglio in tre articoli della prestigiosa rivista americana “Science”.
L’acceleratore di particelle cosmico
Si trova in prossimità del buco nero centrale di M87, una galassia ellittica gigante “vicina” alla Terra, il più potente acceleratore di particelle cosmico. È stato individuato e fotografato per la prima grazie a una batteria dei migliori strumenti esistenti per l’osservazione del cielo in varie bande di energia. I gruppi di scienziati leader a livello mondiale nel settore dell’astrofisica gamma ad altissima energia, di cui fa parte anche il team dell’ateneo udinese, insieme a un gruppo di radioastronomi americani, hanno scoperto il luogo in cui avviene l’accelerazione delle particelle che producono raggi gamma di altissima energia in una galassia diversa dalla nostra, distante “solo” 55 anni luce da noi.
«Questo acceleratore di particelle naturale – spiega il responsabile nazionale dell’osservatorio Magic, Alessandro De Angelis, docente di astrofisica particellare all’università di Udine – è migliaia di volte più potente di quelli costruiti dall’uomo come LHC di Ginevra». Nel centro di M87, che ospita un buco nero miliardi di volte più massiccio del sole, le particelle elementari vengono continuamente accelerate e si producono raggi cosmici di altissima energia. Tre gruppi di scienziati hanno osservato congiuntamente M87 durante due grandi esplosioni con emissione di raggi gamma insieme a un sistema di radiotelescopi sparsi in tutti gli Stati Uniti. L’osservazione ha consentito di ottenere un’immagine della regione di emissione (immagine allegata), che si trova nelle immediate vicinanze del buco nero.
Il sistema di telescopi a raggi gamma Magic ha la più grande superficie riflettente al mondo costituita da due parabole di 17 metri di diametro e 240 metri quadrati di superficie ciascuna. Magic è una collaborazione internazionale di 150 scienziati provenienti principalmente da Germania, Italia e Spagna. Per l’Italia collaborano l’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), l’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) e le Università di Padova, Siena e Udine.
Le pulsar di Fermi
Nello stesso numero di Science appaiono altri due articoli su ricerche firmate dal gruppo di astrofisica gamma dell’ateneo di Udine, questa volta utilizzando il telescopio su satellite Fermi/Glast della Nasa. Le ricerche riguardano scoperte relative a due dozzine di pulsar, comprese le prime 16 pulsar scoperte unicamente grazie alla loro emissione di raggi gamma.
Le pulsar sono stelle di neutroni con un diametro di qualche chilometro che vengono dal collasso di stelle come il Sole. Hanno una densità altissima; un cucchiaio della loro materia pesa come una montagna sulla Terra. Esse sono in rapida rotazione ed emettono forti segnali pulsati a intervalli che vanno dal millisecondo a qualche secondo. «Alla grande densità delle pulsar – spiega De Angelis – è associata una grande energia: una moneta da un centesimo che cade sulla superficie di una pulsar da un metro di altezza libera più energia di una bomba atomica».
Il telescopio a raggi gamma Glast, ribattezzato Fermi in onore del premio Nobel italiano, per un sesto è stato costruito dall’industria friulana. Il progetto è frutto di una collaborazione fra astrofisici e fisici delle particelle sviluppata dalla Nasa e dal dipartimento dell’Energia americano, con il contributo di istituzioni accademiche in Italia, Francia, Giappone, Germania e Svezia. Per il nostro Paese collaborano a Fermi, oltre a Udine, le sedi universitarie e dell’Infn di Bari, Padova, Perugia, Pisa, Roma e Trieste.