Un fenomeno cosmico straordinario ha sorpreso la comunità scientifica: un oggetto celeste vicino emette fotoni di energia straordinariamente elevata, sfidando le teorie convenzionali sull’origine dei raggi gamma nello spazio profondo. Per anni, gli scienziati hanno attribuito queste emissioni energetiche ai potenti buchi neri supermassicci, situati nei nuclei galattici dei quasar a miliardi di anni luce di distanza. Ma una nuova ricerca punta il dito su una fonte molto più vicina, capace di generare emissioni paragonabili a quelle dei quasar, ma su scala ridotta.
Il Protagonista: V4641 Sagittarii
V4641 Sagittarii è un microquasar situato a circa 20.000 anni luce da noi, nella costellazione del Sagittario. Questo sistema binario è composto da un buco nero con una massa di circa sei volte quella del Sole, che risucchia materiale da una vicina stella gigante di tre masse solari. Questo processo genera una radiazione straordinaria, simile a un acceleratore di particelle cosmico.
Raggi Gamma Estremi: Un’Emissione Senza Precedenti
Gli scienziati hanno osservato fotoni da V4641 Sagittarii con energie incredibili, fino a 200 teraelettronvolt (TeV), ovvero 200 trilioni di volte l’energia della luce visibile. Questo livello energetico, di solito associato ai quasar, rappresenta una novità assoluta per un microquasar. “I fotoni rilevati dai microquasar tendono a essere di energie molto più basse, tipicamente nell’ordine di decine di gigaelettronvolt,” spiega Sabrina Casanova dell’Istituto di Fisica Nucleare dell’Accademia Polacca delle Scienze (IFJ PAN). “Ma i dati di V4641 Sagittarii mostrano fotoni con energie decine di migliaia di volte superiori.”
HAWC: Il Rivelatore di Raggi Gamma ad Alta Altitudine
La scoperta è stata possibile grazie all’osservatorio High-Altitude Water Cherenkov (HAWC), situato sui pendii del vulcano spento Sierra Negra in Messico. L’HAWC è dotato di 300 enormi serbatoi di acciaio pieni di acqua purificata. Quando particelle ad alta energia attraversano l’acqua, innescano una cascata di particelle più piccole che emettono un lampo di luce chiamato radiazione Cherenkov, simile al boom sonico ma in versione elettromagnetica. I sensori all’interno dei serbatoi rilevano questi lampi, consentendo agli scienziati di tracciare le particelle fino alla loro fonte cosmica.
HAWC osserva il 15% del cielo in ogni momento e copre due terzi del cielo in 24 ore, mappando continuamente l’universo in raggi gamma. È proprio in una di queste scansioni che V4641 Sagittarii è emerso come una brillante fonte di radiazione gamma.
Una Scoperta Inaspettata
Xiaojie Wang, fisico, racconta: “Mentre esaminavo le mappe del cielo, ho notato una regione con emissioni intense non presenti nei set di dati precedenti. Nessuna fonte gamma era stata ancora identificata lì, quindi ho deciso di approfondire l’analisi.” La ricerca ha rivelato che V4641 Sagittarii era responsabile di queste emissioni senza precedenti. Sebbene altri microquasar come SS 433 fossero già stati rilevati con fotoni fino a 25 TeV, V4641 Sagittarii ha raggiunto un livello energetico del tutto nuovo, simile a quello dei quasar tradizionali.
Implicazioni per la Fisica dei Buchi Neri e dei Quasar
La scoperta getta nuova luce sui processi energetici nei microquasar e offre un’opportunità unica per studiare fenomeni simili a quelli dei quasar su una scala temporale molto più breve. I quasar, infatti, impiegano milioni di anni per mostrare la loro dinamica energetica, mentre i microquasar come V4641 Sagittarii possono essere osservati in giorni. Questi sistemi, dunque, rappresentano una sorta di “simulatori naturali” per studiare l’interazione tra buchi neri e materia circostante.
Grazie a queste osservazioni, gli scienziati possono approfondire la comprensione della radiazione gamma ad alta energia, nonché dei meccanismi complessi che regolano l’attività dei buchi neri. Questa scoperta potrebbe inoltre aprire la strada a nuove teorie sull’origine dei raggi gamma cosmici, andando oltre le ipotesi finora accettate.
