Mistero nel Cosmo: L'Array del Telescopio Rileva Particella Extraterrestre ad Alta Energia senza una Fonte Ovvia

Illustrazione dell'artista del raggio cosmico estremamente energetico osservato da un array di rivelatori superficiali dell'esperimento Telescope Array, chiamato "particella Amaterasu." Credito: Osaka Metropolitan University/L-INSIGHT, Kyoto University/Ryuunosuke Takeshige

Una scoperta rivoluzionaria di un raggio cosmico estremamente energetico da parte dell'esperimento Telescope Array solleva domande sulla sua origine, poiché indica un vuoto cosmico, mettendo in discussione le teorie attuali sull'origine dei raggi cosmici e sulla fisica ad alta energia.

I ricercatori coinvolti nell'esperimento Telescope Array hanno annunciato la scoperta di un raggio cosmico straordinariamente energetico. Questa particella, che ha origine al di là della nostra galassia, possiede un livello di energia sorprendente di oltre 240 exa-electron volt (EeV). Nonostante questa scoperta notevole, la sua esatta origine rimane sfuggente, poiché la sua direzione di arrivo non indica alcuna entità astronomica nota.

I raggi cosmici sono particelle cariche subatomiche provenienti dallo spazio, con i raggi cosmici ultrarelativistici (UHECR) che rappresentano un tipo raro ed eccezionalmente potente. Questi UHECR possiedono energie superiori a 1 EeV, che è circa un milione di volte più alta dell'energia raggiunta dagli acceleratori di particelle creati dall'uomo. Si ritiene che abbiano origine dai fenomeni più energetici dell'Universo, come quelli che coinvolgono buchi neri, brillamenti gamma e nuclei galattici attivi. Tuttavia, la loro fisica esatta e i meccanismi di accelerazione non sono ancora completamente compresi. La natura poco frequente di questi raggi cosmici altamente energetici, stimati essere meno di una particella per secolo per chilometro quadrato, rende la loro rilevazione un evento raro, che richiede strumenti con vaste aree di rilevamento.

Illustrazione dell'artista dell'astronomia dei raggi cosmici ultrarelativistici per chiarire fenomeni estremamente energetici in contrasto con un raggio cosmico più debole che viene influenzato da campi elettromagnetici. Credito: Osaka Metropolitan University/Kyoto University/Ryuunosuke Takeshige

L'esperimento Telescope Array (TA), un array di rivelatori superficiali su larga scala nello Utah con un'area di rilevamento efficace di 700 chilometri quadrati, ha rilevato con successo un UHECR con un'energia rivoluzionaria di circa 244 EeV il 27 maggio 2021.

Dato l'eccezionale alta energia della particella, i ricercatori notano che essa dovrebbe subire solo deflessioni relativamente minori da campi magnetici in primo piano e quindi ci si aspetterebbe che la sua direzione di arrivo sia più strettamente correlata alla sua fonte. Tuttavia, i risultati mostrano che la sua direzione di arrivo non indica alcuna galassia sorgente ovvia, né altri oggetti astronomici noti ritenuti potenziali fonti di UHECR.

Invece, la sua direzione di arrivo punta al vuoto nella struttura su larga scala dell'Universo, una regione in cui risiedono pochissime galassie. Gli scienziati suggeriscono che questo potrebbe indicare una deviazione magnetica molto più grande di quella prevista dai modelli di campo magnetico galattico, una fonte non identificata nel vicinato extragalattico locale o una comprensione incompleta della fisica delle particelle ad alta energia ad essa associata.