Scoperta casuale: un dipolo dei raggi gamma nel cielo meridionale

Scoperta casuale: un dipolo dei raggi gamma nel cielo meridionale

The most likely region where the excess of gamma rays comes from can be seen in purple. (NASA’s Goddard Space Flight Center)

Il nostro sistema solare si muove attorno alla galassia a una velocità di 370 chilometri al secondo (230 miglia al secondo), quindi una parte dell’universo sembra avvicinarsi a noi mentre l’altra si allontana. Questo effetto è visibile nella Radiazione Cosmica di Fondo a Microonde (CMB), che rappresenta l’eco luminosa del Big Bang. I ricercatori si aspettavano di osservare un effetto simile nel cielo dei raggi gamma, ma hanno fatto una scoperta molto diversa.

La CMB è estremamente uniforme, quindi la differenza è di soli lo 0,12 percento in più di calore nella direzione della costellazione del Leone (più microonde del normale) rispetto all’altro lato del cielo. I raggi gamma di fondo provengono da eventi energetici irrisolti in tutto l’universo, quindi ci si aspettava che fossero approssimativamente simili, anche se la differenza è amplificata dal fatto che i raggi gamma sono un miliardo di volte più energetici della luce normale.

Top: An all-sky map of extragalactic gamma rays in which the central plane of our galaxy, shown in dark blue where data has been removed, runs across the middle. The red dot and circles indicate the approximate direction from which more gamma rays than average seem to be arriving. Bottom: A similar all-sky map showing the distribution of ultrahigh-energy cosmic rays detected by the Pierre Auger Observatory in Argentina. Red indicates directions from which greater than average numbers of particles arrive, blue indicates directions with fewer than average. This video

This gif superimposes the Fermi map onto the cosmic ray map, illustrating the similarity of the dipole directions. (Kashlinsky et al., 2024 and the Pierre Auger Collaboration)

Tuttavia, il cosiddetto dipolo, non assomiglia affatto a quello della CMB; si trova in una posizione diversa e molto più intensa di quanto previsto. Nonostante non corrisponda al segnale del dipolo della CMB, corrisponde a quanto osservato per i raggi cosmici ad alta energia.

“È stata una scoperta completamente casuale”, ha dichiarato Alexander Kashlinsky, cosmologo presso l’Università del Maryland e il Goddard Space Flight Center della NASA. “Abbiamo trovato un segnale molto più forte, e in una parte diversa del cielo, rispetto a quello che stavamo cercando.”

“Abbiamo trovato un dipolo dei raggi gamma, ma il suo picco si trova nel cielo meridionale, lontano da quello della CMB, e la sua intensità è 10 volte maggiore di quanto ci aspetteremmo dal nostro movimento”, ha affermato Chris Shrader, co-autore dello studio e astrofisico presso la Catholic University of America a Washington e Goddard. “Anche se non è quello che stavamo cercando, sospettiamo che possa essere correlato a una caratteristica simile segnalata per i raggi cosmici ad alta energia.”

I raggi cosmici ad altissima energia trasportano ancora più energia dei raggi gamma, un miliardo di volte di più, e gli scienziati non sanno da dove provengano. Tuttavia, c’è un eccesso di queste particelle nella stessa regione in cui c’è un eccesso di raggi gamma, quindi i ricercatori pensano che questi due fenomeni siano correlati.

Lo studio è stato pubblicato su The Astrophysical Journal Letters ed è stato presentato di recente al 243° incontro dell’American Astronomical Society a New Orleans.

Links: nasa.goviop.org

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