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Accelerazione di particelle in relazione a urti astrofisici

Gli astrofisici finanziati dall’UE hanno migliorato l’attuale comprensione teorica dell’accelerazione di particelle nell’ambito di flussi uscenti relativistici con le recenti osservazioni in quanto a sequenze di raggi gamma (gamma-ray bursts, GRB) e resti di supernove.
Accelerazione di particelle in relazione a urti astrofisici
Le particelle ad alta energia sono comuni in tutto l’universo. Le loro energie rientrano in un range che va dai megaelettronvolt (MeV) nella eliosfera, ai teraelettronvolt (TeV) nei resti di supernove. Alle basse energie, vengono rilevati dai satelliti, mentre a energie elevate arrivano sulla superficie della Terra come raggi cosmici.

Fino ad oggi, si pensa che i raggi cosmici provengano da deflussi potenti provenienti da esplosioni di supernove e GRB. Le particelle vengono accelerate al fronte d’urto e poi rilasciate nel mezzo interstellare. Tuttavia, i meccanismi attraverso i quali queste vengono rilasciate, e il modo in cui si propagano, rimangono questioni irrisolte.

Queste domande sono state affrontate nell’ambito del progetto SHALOM (Explosive phenomena in the Universe: Gamma-ray bursts and supernova remnants as high-energy particle acceleration sites), finanziato dall’UE. Recenti osservazioni dal Fermi Large Area Telescope (LAT) sono state utilizzate per acquisire conoscenze in quanto alle proprietà dei raggi cosmici.

Gli astrofisici hanno creato una mappa spettrale della radiazione diffusa relativa ai raggi gamma, derivante dal decadimento di pioni neutri, particelle prodotte dall’interazione tra raggi cosmici e protoni ambientali. Le osservazioni disponibili sono state quindi confrontate con le previsioni dei modelli.

Un codice di simulazione Monte Carlo è stato sviluppato per riprodurre la propagazione dei raggi cosmici nel disco galattico. Il team del progetto SHALOM ha inoltre affrontato la distribuzione disomogenea delle sorgenti di raggi cosmici e il movimento delle braccia galattiche in cui si concentrano con maggiore probabilità i resti delle supernove.

È stato scoperto che la pendenza spettrale della radiazione di raggi gamma diffusi cambia considerevolmente in funzione delle longitudini e latitudini galattiche sia nelle osservazioni che per le previsioni dei modelli. Gli astrofisici hanno spiegato i principali andamenti come il risultato di dinamiche relative alle braccia galattiche.

Inoltre, sono state analizzate le osservazioni del Fermi LAT inerenti a oltre cento GRB. Lo scopo era quello di verificare se la radiazione ad alta energia osservata ha avuto origine con un urto relativistico frontale prodotto mediante l’interazione con il mezzo circostante.

Il team SHALOM ha studiato lo scenario in cui l’emissione osservata è dominata dalla radiazione di sincrotrone di elettroni accelerati nell’urto e produce radiazione in presenza di campi elettrici amplificati. Tuttavia, i ricercatori hanno affermato che anche la radiazione Compton inversa è una componente significativa in alcuni casi.

Il confronto tra previsioni teoriche e osservazioni del Fermi LAT ha portato a conclusioni interessanti, pubblicate su riviste scientifiche specializzate ad alto impatto. Sebbene il progetto SHALOM si sia focalizzato sui resti stellari, i risultati avranno implicazioni per lo studio di altri acceleratori cosmici, come i nuclei galattici attivi.

Informazioni correlate

Keywords

Accelerazione di particelle, sequenze di raggi gamma, resti di supernova, SHALOM, Fermi LAT, simulazione Monte Carlo
Numero di registrazione: 190966 / Ultimo aggiornamento: 2017-01-31