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Nuova luce sui blazar

La nuova fisica potrebbe aiutare gli scienziati a risolvere un’anomalia osservativa riscontrata in uno dei fenomeni più violenti del cosmo, i blazar detti anche Nuclei Galattici Attivi (Agn) sorgenti altamente energetiche associate a un buco nero supermassiccio, situate al centro di una galassia ospitante.

Un team composto da ricercatori dell’Inaf e dell’Infn ha provato a risolvere l’enigma dei blazar proponendo una soluzione che coinvolge alcune ipotetiche particelle, predette da varie teorie, possibili candidate a comporre la materia oscura. Si tratta delle Alp (Axion-Like Particle) particelle neutre leggerissime che si accoppiano ai fotoni di luce. L’articolo, pubblicato il 3 marzo sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society vede, tra gli altri, anche l’ultimo contributo scientifico di Giovanni Bignami, astrofisico di fama internazionale, scomparso nel 2017.

Solitamente i blazar emettono fotoni gamma di grandissima energia, circa mille miliardi di volte maggiore di quella dei fotoni visibili e la loro radiazione elettromagnetica è una sorta di impronta digitale che permette di distinguerli dalle altre sorgenti cosmiche. Nel loro lungo percorso verso la Terra i fotoni emessi dai blazar si scontrano con altri fotoni che costituiscono la luce di fondo extragalattica (dall’infrarosso all’ultravioletto), si trasformano in altre particelle e ci restituiscono uno spettro diverso da quello emesso.

I ricercatori hanno preso in considerazione un campione composto da 39 blazar a distanze molto diverse, ottenendo gli spettri emessi ‘deassorbendo’ quelli osservati. In un primo momento tutti gli spettri emessi avevano lo stesso andamento, ovvero si presentavano come rette variamente inclinate e decrescenti. Successivamente, confrontando gli spettri emessi con quelli osservati, gli scienziati hanno notato una correlazione fra i blazar e la loro distanza, un fatto insolito, dato che non c’è nessun meccanismo fisico standard in grado di spiegarla.

A questo punto i ricercatori hanno deciso di esplorare uno scenario al di fuori della fisica standard scegliendo di inserire le particelle Alp. «In questo modo la propagazione dei fotoni nello spazio cosmico viene alterata – spiega Marco Roncadelli autore dello studio –  in presenza di un campo magnetico – in questo caso quello extragalattico – i fotoni talvolta si comporterebbero come ‘veri’ fotoni, e talvolta come Alp. In altre parole, saremmo in presenza di oscillazioni fotoni-Alp, simili alle oscillazioni dei neutrini da un tipo a un altro». Il punto fondamentale su cui gli scienziati si sono confrontati riguarda la doppia natura dei fotoni: quando essi sono ‘veri’ vengono parzialmente assorbiti dalla luce di fondo extragalattica, mentre quando sono Alp ciò non avviene. In questo caso l’assorbimento totale dei fotoni è molto inferiore rispetto al caso standard e l’Universo diventa più trasparente ai raggi gamma.

L’introduzione delle particelle Alp sembrerebbe risolvere in parte il paradosso dei blazar ma propone anche un nuovo interrogativo sui metodi che potrebbero essere utilizzati per scovarle. Uno di questi è basato sulla ricerca di evidenza indiretta utilizzando i rivelatori di raggi gamma di nuova generazione che arrivano fino all’energia del TeV, come il Southern Wide-field Gamma-ray Observatory (Swgo) e il Cherenkov Telescope Array (Cta), gestito da una collaborazione internazionale in cui è fortemente coinvolta l’Italia. Per quanto riguarda la ricerca di prove dirette sappiamo che esse possono essere ricercate solo con esperimenti in laboratorio come quello che si sta svolgendo al centro di ricerca tedesco Desy anche se, per raggiungere i valori dei parametri del modello teorizzato, sarà necessario attendere il potenziamento della strumentazione che avverrà tra qualche anno.

Modello di evoluzione per il disco della nostra galassia

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