Terzan 5 svela i segreti dei raggi cosmici e dei campi magnetici; una svolta importante nell’astrofisica

In uno studio rivoluzionario pubblicato oggi su Nature Astronomy, i ricercatori hanno sfruttato le caratteristiche uniche dell’ammasso stellare denso Terzan 5 per fare nuova luce sul comportamento dei raggi cosmici e sui campi magnetici che ne influenzano i percorsi. Questo laboratorio celeste, situato in una regione della galassia attualmente in rapido movimento nello spazio, ha offerto un’opportunità senza precedenti per misurare come i raggi cosmici modificano le loro traiettorie a causa delle fluttuazioni dei campi magnetici interstellari.

Origine dei raggi cosmici

I raggi cosmici, particelle ad alta energia che viaggiano nello spazio a quasi la velocità della luce, hanno da tempo affascinato gli scienziati sin dalla loro scoperta da parte del fisico austro-americano Victor Hess nel 1912. Le osservazioni di Hess rivelarono che i livelli di radiazione aumentavano con l’altitudine, anche durante le eclissi solari, indicando che questi raggi provenivano da oltre l’atmosfera terrestre. Questa rivelazione aprì un nuovo capitolo nella comprensione delle fonti di radiazione, distinguendo i raggi cosmici dalle emissioni radioattive rilevate sulla Terra.

Nonostante la loro scoperta avvenuta oltre un secolo fa, le origini esatte e i comportamenti dei raggi cosmici rimangono in parte enigmatici. Queste particelle, che includono nuclei atomici e particelle elementari come protoni ed elettroni, sono soggette a deviazioni da parte dei campi magnetici. Questo fenomeno rende difficile tracciare le loro origini, poiché i loro percorsi diventano irregolari quando incontrano questi campi, simili a come i vecchi monitor a tubo catodico (CRT) utilizzavano campi magnetici per guidare gli elettroni.

Terzan 5

Terzan 5, un ammasso globulare di stelle vicino al centro galattico, si è dimostrato strumentale nell’avanzare la nostra conoscenza dei raggi cosmici. Questo ammasso, che contiene un gran numero di pulsar a millisecondi—stelle di neutroni altamente magnetizzate e rapidamente rotanti—accelera i raggi cosmici a velocità estreme. Sebbene questi raggi cosmici non raggiungano direttamente la Terra a causa delle deviazioni magnetiche, la loro presenza è dedotta dai raggi gamma prodotti quando i raggi cosmici collidono con i fotoni della luce stellare. A differenza dei raggi cosmici, i raggi gamma non sono influenzati dai campi magnetici e viaggiano in linea retta verso la Terra.

Un aspetto intrigante di Terzan 5 è lo spostamento osservato dei raggi gamma dalle posizioni attese delle stelle dell’ammasso. Scoperto nel 2011, questo spostamento ha sconcertato gli astronomi fino a quando non è emersa una nuova spiegazione. Terzan 5 è attualmente in un’orbita rapida e ampia che periodicamente lo porta lontano dal piano galattico. Mentre l’ammasso si immerge attraverso la galassia a centinaia di chilometri al secondo, crea una “coda” magnetica, simile alla coda di una cometa nel vento solare.

Il viaggio di Terzan 5 verso la Terra

I raggi cosmici emessi da Terzan 5 viaggiano inizialmente lungo questa coda magnetica. Poiché la coda non è diretta verso la Terra, i raggi gamma prodotti da questi raggi cosmici sono proiettati lontano dalla nostra linea di vista. Tuttavia, a causa delle fluttuazioni magnetiche, le traiettorie di questi raggi cosmici alla fine si spostano e alcuni iniziano a puntare verso la Terra. Questo processo, che richiede circa 30 anni, fa sì che i raggi gamma appaiano spostati rispetto all’ammasso stesso, poiché originano da una regione a circa 30 anni luce di distanza.

Questa scoperta ha permesso agli scienziati di misurare, per la prima volta, il tempo necessario affinché le fluttuazioni magnetiche alterino le direzioni dei raggi cosmici. Questa misurazione è cruciale per testare le teorie sui campi magnetici interstellari e le loro fluttuazioni, avvicinando i ricercatori alla comprensione delle radiazioni cosmiche rilevate per la prima volta oltre un secolo fa da Victor Hess. Attraverso la lente di Terzan 5, gli astrofisici hanno acquisito preziose intuizioni sulle interazioni dinamiche tra i raggi cosmici e i campi magnetici della nostra galassia, segnando un significativo progresso nel campo dell’astrofisica.