sabato 5 luglio 2008

Nello spazio ci sono meno fotoni di quanto si pensasse

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Il numero del 27 giugno scorso della prestigiosa rivista Science (l'alter ego di Nature) contiene un articolo della collaborazione MAGIC relativo alla scoperta di emissione gamma di altissima energia da parte del blazar 3C 279.
MAGIC è un telescopio Cerenkov, cioè sfrutta quell'effetto particolare, scoperto dal fisico russo Pavel A. Cerenkov (premio Nobel nel 1958), per cui una particella carica che viaggia in un mezzo (non il vuoto) con velocità superiore a quella della luce in quel mezzo (ma pur sempre minore alla velocità della luce nel vuoto), produce una luce azzurrina che può essere osservata. Così, quando dei fotoni di altissima energia (GeV/TeV) arrivano dalle sorgenti cosmiche agli strati superiori dell'atmosfera terrestre, interagiscono con le molecole di aria e danno origine a degli "sciami" di particelle (elettroni, positroni e altre) che producono luce Cerenkov. I telescopi come MAGIC sono progettati appositamente per raccogliere questa luce e dirci da quale sorgente proviene.
I raggi gamma di altissima energia sono molto difficili da osservare perché possono interagire con altri fotoni di più bassa energia, di cui è permeato lo spazio cosmico, scindersi in coppie elettroni-positroni e quindi andare perduti (per noi astronomi che abbiamo bisogno di fotoni!). In particolare, i fotoni gamma GeV/TeV interagiscono molto bene con i fotoni infrarossi. D'altra parte, osservare dei raggi gamma di altissima energia da sorgenti molto distanti ci può dare informazioni sull'entità del fondo cosmico di fotoni e per questo motivo i telescopi Cerenkov sono a caccia di blazar sempre più distanti.
I blazars sono i bersagli preferiti perché sono le sorgenti dove è più facile che i fotoni gamma riescano a sfuggire. Infatti, i blazars sono quei nuclei galattici attivi (AGN) con un getto relativistico puntato verso di noi. I fotoni prodotti da vari effetti in questo getto risentono poco dell'interazione con altre particelle per via degli effetti relativistici e quindi riescono a sfuggire dalla sorgente senza trasformarsi in coppie e a intraprendere un viaggio di miliardi di anni luce per arrivare fino alla Terra.
E' quindi successo che MAGIC è riuscito a osservare fotoni gamma di altissima energia da parte di 3C 279, che ha un redshift di 0.5362, pari a oltre 5 miliardi di anni luce. Questo è già importante per la fisica del tipo di blazar a cui appartiene 3C 279, i flat-spectrum radio quasar (FSRQ), da cui non erano mai stati osservati fotoni gamma di così alta energia e da cui non si pensava fosse possibile che potessero essere emessi. Ma oltre a questa importante novità, l'estrema distanza, che lo rende il blazar più distante osservato sino a ora a queste energie, implica che il fondo cosmico infrarosso è meno denso di quanto si pensasse. Si riuscirà a estendere ancora questo confine?

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