Universo

Svelate 20.000 nuove sorgenti di raggi gamma nel cielo

Dalla misura della luce e di altra radiazione cosmica emessa da stelle, galassie e altre strutture che popolano l’Universo, gli astronomi e astrofisici derivano informazioni cruciali sulle leggi fondamentali della Natura e sull’origine e composizione dell’Universo

Due nuovi studi sui raggi gamma misurati dal satellite Fermi forniscono una comprensione molto più profonda dell’Universo ad alta energia. Il gruppo di ricerca, composto da Hannes Zechlin, Alessandro Cuoco, Fiorenza Donato, Nicolao Fornengo e Andrea Vittino, ha identificato la presenza di circa 20.000 nuove sorgenti di raggi gamma, analizzando sei anni di dati raccolti dal Large Area Telescope (LAT) presente a bordo del telescopio spaziale Fermi. La radiazione misurata dallo strumento Fermi-LAT è di altissima energia e si colloca appunto nella banda dei raggi gamma: questa radiazione viene prodotta da oggetti astrofisici estremamente energetici, come supernove, buchi neri e galassie attive. Ci si aspetta che anche la materia oscura possa produrre radiazione gamma.
I cataloghi di sorgenti, ossia gli archivi di dati che contengono le informazioni sulle singole sorgenti, attualmente elencano le posizioni nel cielo di circa 3.000 emettitori gamma.

Nel nuovo studio, pubblicato sul Astrophysical Journal Supplements, gli autori hanno sviluppato una tecnica statistica avanzata che consente di evidenziare la presenza di sorgenti molto più deboli di quelle che il telescopio può identificare, innalzando così a 20.000 il numero di sorgenti di cui si percepisce la presenza nel cielo. La particolarità di questa tecnica sta nella possibilità di identificare popolazioni di sorgenti invece che singole sorgenti brillanti; anche se non si localizza nel cielo la posizione individuale delle singole sorgenti, ora sappiamo che esse esistono e sappiamo quanti raggi gamma emettono. Questo risultato è di grande importanza per la comprensione della composizione e delle proprietà dell’Universo estremo.
In un secondo lavoro, apparso su Astrophysical Journal Letters, Zechlin, Cuoco, Donato e Fornengo insieme a Marco Regis hanno aggiunto un importante elemento, mostrando come la distribuzione di queste deboli sorgenti cambia con l’energia della radiazione che ci arriva. Questa nuova analisi permetterà di identificare la natura di queste sorgenti, e di approfondirne la loro comprensione.

Si tratta di risultati importanti anche per lo studio di una delle componenti più sfuggenti ma intriganti dell'Universo: la materia oscura. Una delle ipotesi più accreditate vede la materia oscura composta da particelle pesanti chiamate WIMP: anche se debolmente, le WIMP possono produrre radiazione di vario tipo, e questa rappresenta la finestra attraverso cui i fisici sperano di riuscire a identificarle. È ormai chiaro che la produzione di raggi gamma da parte della materia oscura è estremamente debole. Quindi una più profonda comprensione delle sorgenti astrofisiche, come quella ottenuta in queste due nuove analisi, consentirà di rimuovere a un livello senza precedenti il fondo dominante che nasconde il debolissimo segnale di materia oscura a lungo cercato.


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