Scoperta la luce a più alta energia proveniente dal Sole

"Il Sole è più sorprendente di quanto sapessimo. Pensavamo di aver capito questa stella, ma non è così"

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tempesta solare

Il Sole è la nostra stella che ci fa compagnia da quando siamo comparsi per la prima volta su questa Terra. Eppure, sono ancora molti i segreti da scoprire sul suo conto. Mehr Nisa, un ricercatore associato post-dottorato presso la Michigan State University ha affermato che: “Il Sole è più sorprendente di quanto sapessimo. Pensavamo di aver capito questa stella, ma non è così”.

Nisa, talentuoso ricercatore è l’autore di un nuovo articolo pubblicato sulla rivista Physical Review Letters che descrive dettagliatamente la scoperta della luce a più alta energia mai osservata proveniente dal Sole.

Cosa si è scoperto sulla luce proveniente dal Sole?

Sebbene la luce ad alta energia non raggiunga la superficie terrestre, questi raggi gamma creano firme rivelatrici che sono state rilevate da Nisa e dai suoi colleghi che lavorano con l’Osservatorio Cherenkov sull’acqua ad alta quota, o HAWC. HAWC è una parte importante della storia. A differenza di altri osservatori, funziona tutto il giorno. “Ora disponiamo di tecniche di osservazione che non erano possibili alcuni anni fa”, ha affermato Nisa, che lavora presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia del College of Natural Science.

“In questo particolare regime energetico, altri telescopi terrestri non potrebbero guardare il sole perché funzionano solo di notte”, ha detto. “Il nostro funziona 24 ore su 24, 7 giorni su 7”. Oltre a funzionare in modo diverso dai telescopi convenzionali, HAWC ha un aspetto molto diverso dal tipico telescopio. Piuttosto che un tubo dotato di lenti di vetro, HAWC utilizza una rete di 300 grandi serbatoi d’acqua, ciascuno riempito con circa 200 tonnellate d’acqua. La rete è incastonata tra due picchi vulcanici dormienti in Messico, a più di 13.000 piedi sopra il livello del mare.

Da questo punto di osservazione, può osservare le conseguenze dei raggi gamma che colpiscono l’aria nell’atmosfera. Tali collisioni creano quelli che vengono chiamati sciami d’aria, che sono un po’ come esplosioni di particelle impercettibili ad occhio nudo.



Il contributo di HAWC

L’energia del raggio gamma originale viene liberata e ridistribuita tra nuovi frammenti costituiti da particelle di energia inferiore e luce. Sono queste particelle (e le nuove particelle che creano mentre scendono) che HAWC può “vedere”.

Quando le particelle della doccia interagiscono con l’acqua nelle vasche dell’HAWC, creano quella che è nota come radiazione Cherenkov che può essere rilevata con gli strumenti dell’osservatorio. Nisa e i suoi colleghi hanno iniziato a raccogliere dati nel 2015. Nel 2021, il team aveva accumulato dati sufficienti per iniziare a esaminare i raggi gamma del sole con sufficiente attenzione.

“Dopo aver esaminato i dati di sei anni, è emerso questo eccesso di raggi gamma”, ha detto Nisa. “Quando l’abbiamo visto per la prima volta, ci siamo detti, ‘Abbiamo decisamente incasinato tutto. Il Sole non può essere così luminoso con queste energie”.

Quanta energia fornisce la nostra stella?

Il Sole emette molta luce che copre una gamma di energie, ma alcune energie sono più abbondanti di altre. Ad esempio, attraverso le sue reazioni nucleari, il Sole fornisce una tonnellata di luce visibile, cioè la luce che vediamo. Questa forma di luce trasporta un’energia di circa 1 elettronvolt, che è un’utile unità di misura in fisica.

I raggi gamma osservati da Nisa e dai suoi colleghi avevano circa 1 trilione di elettronvolt, o 1 teraelettronvolt, abbreviato in 1 TeV. Non solo questo livello di energia era sorprendente, ma lo era anche il fatto che ne vedessero così tanto.

Negli anni ’90, gli scienziati hanno predetto che il sole potrebbe produrre raggi gamma quando i raggi cosmici ad alta energia (particelle accelerate da una centrale elettrica cosmica come un buco nero o una supernova) si schiantano contro i protoni nel Sole. Ma, sulla base di ciò che si sapeva sui raggi cosmici e sul Sole, i ricercatori hanno anche ipotizzato che sarebbe stato raro vedere questi raggi gamma raggiungere la Terra.
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