Gli astronomi sono a conoscenza dell’esistenza di una pulsar vicina al sistema solare con uno alone attorno. Quella pulsar potrebbe forse risolvere un vecchio mistero sulla sconcertante abbondanza di antimateria attorno alla Terra.
La pulsar si chiama Geminga o PSR B0633+17 ed è una una stella di neutroni distante circa 815 anni luce dalla Terra, si trova nella costellazione dei Gemelli. Fu Giovanni Bignami nel 1975 a inventare il nome che è la contrazione di “Gemini gamma-ray source” ma anche, letto alla tedesca, con la G dura, con il significato in dialetto milanese di “gh’è minga” ovvero “non c’è“, espressione giustificata da una ricerca durata 20 anni.
Geminga fu scoperta dal satellite SAS-2 della NASA messo in orbita negli anni settanta, per mappare il cielo nella banda dei raggi gamma. La natura della pulsar Geminga rimase oscura per venti anni, nonostante fosse stata trovata una possibile spiegazione, una controparte a raggi X con una debolissima controparte ottica. Nel 1991 il satellite ROSAT scoprì la periodicità 0,237 secondi nell’emissione della sorgente X. In base a questa scoperta, s’ipotizzò che Geminga fosse una stella di neutroni prodotta dal collasso del nucleo di un’enorme stella trasformatasi in supernova circa 300.000 anni fa.
Questa la breve storia di Geminga, o “Gh’è minga”, ma torniamo al suo alone. Esso non è percepibile dai nostri occhi, perché la sua radiazione è emessa nella banda dei raggi gamma ma è molto esteso, quanto 40 lune piene. L’alone potrebbe essere la causa di alcuni fenomeni osservati nelle vicinanze della Terra, soprattutto potrebbe essere responsabile dell’abbondanza di antimateria dalle nostre parti che ha sconcertato gli scienziati per 10 anni.
“La nostra analisi suggerisce che questa stessa pulsar potrebbe essere responsabile di un decennio di enigmi sul perché un tipo di particella cosmica è insolitamente abbondante vicino alla Terra“, ha detto Mattia Di Mauro, astrofisico presso la Catholic University of America a Washington.
“Questi sono positroni, la versione “antimateria” degli elettroni, provenienti da qualche parte al di là del Sistema Solare“.
Una pulsar è normalmente circondata da una nuvola di elettroni e positroni. Questo perché una stella di neutroni ha un intenso campo elettromagnetico, il più forte di qualsiasi oggetto conosciuto. Questo potente campo magnetico estrae le particelle dalla superficie della pulsar e le accelera quasi alla velocità della luce. Le particelle in rapido movimento, compresi gli elettroni e le loro controparti di antimateria, i positroni, sono raggi cosmici. Poiché i raggi cosmici portano una carica elettrica, subiscono gli effetti dei campi magnetici che giungendo sulla terra impattano con il suo campo magnetico. Gli astronomi però non possono individuarne la fonte.
Negli ultimi dieci anni, Il telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA, lo spettrometro alfa-magnetico e altri esperimenti hanno rilevato nelle nostre vicinanze più positroni ad alta energia del previsto.
Gli scienziati si aspettavano che le pulsar vicine, compresa la Geminga, fossero la fonte. Ma a causa del modo in cui questi positroni sono influenzati dai campi magnetici, non è stato possibile provarlo, fino al 2017 quando è cambiato qualcosa, infatti l’Osservatorio dei raggi gamma Cherenkov ad alta altitudine (HAWC) confermò ciò che avevano trovato alcuni rilevamenti terrestri: un piccolo ma intenso alone di raggi gamma attorno a Geminga.
L’HAWC ha rilevato energie nella struttura dell’alone di 5 – 40 TeV. Sono radiazioni con migliaia di miliardi di volte più energia di quella che i nostri occhi possono vedere.
In prima battuta gli scienziati hanno ritenuto che l’alone ad alta energia sia causato da elettroni accelerati e positroni che si scontrano con la luce delle stelle, il che aumenterebbe la loro energia e li rendendoli molto luminosi.
Quando una particella carica trasferisce parte della sua energia a un fotone, provoca quello che si chiama effetto Compton.
Ma il team che utilizza HAWC per osservare Geminga e il suo alone è giunto a una conclusione: quei positroni ad alta energia solo alcune volte raggiungono la Terra, in base alle dimensioni dell’alone stesso. Quindi doveva esserci un’altra spiegazione per l’abbondanza di positroni vicino alla Terra.
Mattia Di Mauro ha guidato un piccolo team, composto anche dalle ricercatrici dell’Infn dell’Università di Torino Silvia Manconi e Fiorenza Donato impegnato nello studio dei dati Geminga attraverso il LAT (Large Area Telescope). Il LAT osserva una luce a energia inferiore rispetto a HAWC.
Lo studio si intitola “Rilevazione di un alone di raggi gamma attorno a Geminga con i dati di Fermi-LAT e le implicazioni per il flusso di positroni“.
In pratica lo studio dell’alone della pulsar è stato eseguito sottraendo le altre fonti di raggi gamma, compresa la luce diffusa prodotta dalle collisioni di raggi cosmici con le nuvole di gas interstellare. I dati sono stati studiati con dieci modelli diversi, ottenendo il rilevamento di una vasta struttura oblunga; un alone intorno a Geminga. La struttura ad alta energia copre 20 gradi nel cielo a 20 miliardi di elettron volt e un’area ancora più ampia con energie più basse.
Il team ha confrontato i dati LAT con i dati HAWC e ha concluso che i set di dati corrispondevano. Hanno anche scoperto che la vicina e brillante Geminga potrebbe essere responsabile fino al 20% dei positroni ad alta energia osservati nell’esperimento AMS-02.
Estrapolando tutte le emissioni cumulative delle pulsar nella Via Lattea, il team afferma che le pulsar rimangono la migliore spiegazione per il mistero originale: la fonte di tutti quei positroni vicino alla Terra.
La ricerca è stata pubblicata su Sciencealert
