Raggi cosmici si allontanano per 42 anni luce da una pulsar

Un team di astrofisici guidati dall’Accademia delle scienze cinese ha osservato per la prima volta la traiettoria di raggi cosmici accelerati da una pulsar, rilevando una coda che si estende per almeno 42 anni luce. L’evento, registrato con i telescopi Einstein Probe e Lhaaso, ha fornito nuove informazioni sull’origine delle sorgenti di raggi gamma “orfane”, cioè senza una controparte astronomica evidente. I raggi cosmici, che viaggiano a velocità prossime a quella della luce, sono stati seguiti lungo un percorso estremamente lungo, dimostrando che non si diffondono immediatamente in tutte le direzioni, ma mantengono una direzione privilegiata per decine di anni luce.

Una coda di raggi X e gamma in sincronia

La ricerca ha rivelato una corrispondenza spaziale tra una coda di raggi X osservata da Einstein Probe e un’emissione di raggi gamma ad altissima energia rilevata da Lhaaso. Questa coincidenza ha permesso di collegare l’emissione gamma apparentemente priva di una sorgente a una pulsar specifica, Psr J1740+1000, situata a circa 4600 anni luce dalla Terra. La pulsar, con un’età stimata di 114mila anni, emette un vento di particelle che forma una nebulosa a vento, da cui i raggi cosmici vengono accelerati.

Le particelle mantengono una direzione privilegiata anche dopo decine di anni luce, un fenomeno che mette in discussione l’ipotesi tradizionale secondo cui le particelle ad alta energia si diffondessero rapidamente in tutte le direzioni. I ricercatori propongono due ipotesi per spiegare questa anomalia: una riguarda l’ordine dei campi magnetici interstellari, che potrebbero permettere ai raggi cosmici di muoversi lungo una direzione specifica, e l’altra prevede un flusso collimato di particelle espulse in una direzione.

Un’osservazione che cambia la visione

La distribuzione spaziale e le proprietà spettrali delle emissioni rilevate sono compatibili con l’idea che le particelle siano state trasportate lontano dalla pulsar, producendo radiazione gamma ad altissima energia. L’analisi degli spettri X e gamma mostra che le proprietà delle due emissioni possono essere spiegate dalla stessa popolazione di raggi cosmici. Questo risultato ha sollevato domande importanti sulle dinamiche delle particelle cariche nel mezzo interstellare e sulle loro interazioni con i campi magnetici.

La traccia lasciata dai raggi cosmici lungo il loro viaggio potrebbe essere l’unica indicazione del loro percorso, anziché il loro luogo d’origine. La ricerca, condotta in collaborazione tra l’Accademia delle scienze cinese e l’Università di Nanchino, ha utilizzato osservazioni di lunga durata per seguire la traiettoria dei raggi cosmici. L’osservazione di Einstein Probe, che ha seguito la struttura fino a circa 42 anni luce, ha fornito un’immagine dettagliata della coda di raggi X, mentre Lhaaso ha rilevato l’emissione gamma ad altissima energia. Questi dati hanno permesso di comprendere meglio il comportamento delle particelle ad alta energia e il loro ruolo nel cosmo.