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 una coda di raggi cosmici che si estende per almeno 42 anni luce da una pulsar, un risultato che mette in discussione l’ipotesi tradizionale sulla diffusione delle particelle ad alta energia nello spazio. L’osservazione, effettuata con i telescopi spaziali Einstein Probe e Lhaaso, ha rivelato una traccia di raggi gamma e raggi X che si allontanano in modo anisotropico, mantenendo una direzione privilegiata per decine di anni luce.

Una nuova prospettiva per le sorgenti di raggi gamma “orfane”

La scoperta ha permesso di collegare una sorgente di raggi gamma ad altissima energia, priva di una controparte astronomica evidente, alla pulsar Psr J1740+1000, situata a circa 4600 anni luce dalla Terra. Questa pulsar, con un’età stimata di 114mila anni e un periodo di rotazione di 154 millisecondi, è stata al centro di una campagna osservativa congiunta che ha rivelato una coda di raggi X estesa per circa 42 anni luce. La struttura simile a una coda cometaria osservata è il risultato della propagazione delle particelle energetiche lontano dalla pulsar.

Le particelle mantengono una direzione privilegiata

Le osservazioni hanno mostrato che le particelle ad alta energia, accelerate dalla pulsar, non si diffondono immediatamente in tutte le direzioni, ma si muovono in modo anisotropico, conservando una direzione di moto privilegiata. Questo fenomeno, in contrasto con l’ipotesi tradizionale, suggerisce che i raggi cosmici possono mantenere una traccia visibile per distanze estremamente lunghe. La loro distribuzione spaziale e le proprietà spettrali sono compatibili con questa ipotesi. La ricerca, pubblicata su Science China: Physics, Mechanics & Astronomy, ha anche rivelato che le particelle interagiscono con i campi magnetici interstellari e con i fotoni a bassa energia, producendo radiazione gamma ad altissima energia. Questo fenomeno ha permesso di collegare l’emissione gamma ad una sorgente che non è visibile in altre lunghezze d’onda, ma che è chiaramente associata alla pulsar. L’osservazione di una sorgente gamma ad alta energia, rilevata da Lhaaso, si estende nella stessa direzione della coda di raggi X, confermando una corrispondenza spaziale non casuale.

Due ipotesi per spiegare il fenomeno

Per spiegare il comportamento anisotropico delle particelle, i ricercatori hanno proposto due ipotesi alternative. La prima suggerisce che i campi magnetici interstellari siano sufficientemente ordinati da permettere alle particelle di muoversi lungo la direzione del campo, limitando il loro moto perpendicolare. La seconda ipotesi prevede che un flusso collimato di particelle venga espulso in una direzione, trasportando le particelle ad alta energia molto lontano. Entrambi i meccanismi indicano che le particelle ad alta energia possono conservare una direzione di propagazione per decine di anni luce.

Questo risultato ha un impatto significativo sulla comprensione delle sorgenti di raggi gamma “orfane”, che non presentano una controparte astronomica evidente. La separazione spaziale tra una sorgente gamma e la sua possibile controparte non implica necessariamente che non siano fisicamente associate. Potrebbe rappresentare semplicemente la traccia lasciata dalle particelle lungo il loro viaggio. La scoperta offre una nuova prospettiva per interpretare queste sorgenti, che potrebbero essere il risultato della propagazione delle particelle ad alta energia.