Situato sulle pendici del Cerro La Negra a un’altitudine di 13.000 piedi, si trova un osservatorio dall’aspetto insolito. Conosciuto come osservatorio High-Altitude Water Cherenkov (HAWC), appare come una collezione densamente raggruppata di silos per granaglie, che è sostanzialmente ciò che è. Ma invece di contenere grano, i silos sono riempiti ciascuno con 188.000 litri d’acqua e quattro tubi fotomoltiplicatori. Sebbene sia un’impostazione particolare, è ciò di cui hai bisogno per osservare i raggi gamma ad alta energia provenienti dallo spazio profondo.
Invece di osservare direttamente i raggi gamma, l’osservatorio utilizza un effetto noto come [radiazione Cherenkov]. In sostanza, quando un raggio gamma ad alta energia colpisce l’atmosfera terrestre, innesca l’emissione di un’improvvisa pioggia di particelle che si muovono quasi alla velocità della luce. Si muovono così velocemente che viaggiano più veloci della luce nell’acqua. Quando queste particelle attraversano un silo d’acqua, emettono radiazione Cherenkov. HAWC è particolarmente sensibile ai raggi gamma di TeV, che rappresentano i raggi gamma di energía più elevata prodotti nel cosmo. E con un numero così elevato di rivelatori, HAWC può localizzare l’origine dei raggi gamma di TeV meglio di qualsiasi altro osservatorio, come dimostra uno studio recente.
È piuttosto raro che un raggio gamma ad alta energia colpisca la Terra, quindi il team ha raccolto sette anni di osservazioni, catturando 100 eventi di raggi gamma, ciascuno con un’energia superiore a 100 TeV. Anche se non sembra molto, è un numero sufficiente di dati per il team per determinare la loro origine. Le particelle provengono dal centro della nostra galassia! Naturalmente, molti di voi non saranno sorpresi. Dopotutto, in quella zona c’è un buco nero supermassiccio, quindi naturalmente produrrebbe particelle ad alta energia. Ma questa scoperta ci aiuta a comprendere meglio cosa sta accadendo.
L’osservatorio HAWC visto nel 2014. Credito: utente di Wikipedia Jordanagoodman
Affinché i raggi gamma di TeV ci raggiungano attraverso 30.000 anni luce, il nostro buco nero galattico deve produrre particelle di energia ancora più elevata. In particolare, deve produrre protoni nella gamma di energia PeV. I petaelettronvolt, che sono mille volte più energia dei raggi gamma che osserviamo. Questi protoni di PeV collidono quindi con molecole di gas interstellare per produrre raggi gamma. Ciò significa che deve esserci una fonte misteriosa di PeVatron. Sappiamo che i protoni di PeV possono essere prodotti nei fenomeni astrofisici più violenti, come le supernovae e le fusioni di buchi neri, ma queste non possono spiegare ciò che osserviamo.
Per comprendere meglio la fonte, il team attende con interesse la costruzione del Southern Wide-field Gamma-ray Observatory (SWGO), che sarà una struttura simile a HAWC, ma nella regione dell’Atacama nel nord del Cile. Combinando le osservazioni di entrambi, dovremmo essere in grado di localizzare la fonte galattica dei protoni di PeV.
Riferimento: Albert, A., et al. “Osservazione del PeVatron del Centro Galattico oltre 100 TeV con HAWC.” The Astrophysical Journal Letters 973.1 (2024): L34.