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Un "hotspot" di raggi cosmici ad altissima energia

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Un "hotspot" di raggi cosmici ad altissima energia

Messaggio Da Psyre il Mer Lug 09 2014, 13:33

Un quarto dei raggi cosmici ad altissima energia rilevabili nell'emisfero settentrionale proviene da un'area assai ristretta del cielo boreale, appena al di sotto dell'Orsa Maggiore, e in corrispondenza di lontani superammassi di galassie. La probabile presenza di un analogo "punto caldo" di raggi cosmici anche nell'emisfero australe induce a pensare che alla loro origine vi siano meccanismi che coinvolgono la materia normale e non meccanismi esotici previsti da alcune teorie cosmologiche (red)
Una piccola regione dello spazio vicina alla costellazione dell'Orsa Maggiore emette una quantità sproporzionata di di raggi cosmici ad altissima energia. La scoperta - realizzata da un gruppo internazionale di 125 ricercatori del progetto Telescope Array e descritta in un articolo in corso di pubblicazione sulle “Astrophysical Journal Letters” - contribuisce a chiarire quale sia la reale origine di questo enigmatico tipo di raggi cosmici. Il progetto Telescope Array è una collaborazione tra enti di ricerca di Stati Uniti Giappone, Corea del Sud, Russia e Belgio per la gestione di una rete di rivelatori di raggi cosmici costituita da 500 scintillatori e 3 impianti con rilevatori di fluorescenza disposti su un triangolo di 30 chilometri di lato, nel deserto di Millard County, nello Utah.

I raggi cosmici - che sono formati soprattutto da protoni, cioè nuclei di idrogeno, ma anche da nuclei di elementi più pesanti e particelle elementari – sono dotati di un ampio spettro di energie. Quelli a energia più bassa sono prodotti dal Sole, da altre stelle o da esplosioni di stelle. Tuttavia ci sono raggi cosmici ad altissima energia sulla cui origine non vi è ancora chiarezza. I raggi cosmici sono considerati ad altissima energia se questa è superiore a un miliardo di miliardi di elettronvolt, dove l'elettronvolt è un'unità di misura dell'energia, o della massa, delle particelle. Un elettronvolt corrisponde all'energia acquisita da un elettrone che nel vuoto si sposta fra due punti fra i quali vi sia una differenza di potenziale di un volt.

La mappa del cielo settentrionale mostra le concentrazioni di raggi cosmici, con un hotspot dal numero sproporzionato di raggi cosmici. (Cortesia Kazumasa Kawata, University of Tokyo Institute for Cosmic Ray Research)Tutti i raggi cosmici ad altissima energia che arrivano sulla Terra hanno origine al di fuori della Via Lattea (che ha un diametro di 100.000 anni luce circa), ma la loro fonte deve trovarsi entro un raggio di 300 milioni di anni luce dato che, per quanto potenti, questi flussi di particelle provenienti da distanze maggiori sono notevolmente indeboliti dall'interazione con la radiazione cosmica di fondo a microonde, il debole “bagliore” residuo del big bang. Quanto ai meccanismi che li producono, le ipotesi sono molteplici, e si va dai nuclei galattici attivi, alle onde d'urto di collisioni di galassie fino al decadimeneto di singolari "agglometrati" previsti da alcune teorie. 

Nel nuovo studio John Matthews, dell'Università dello Utah, e colleghi hanno esaminato i raggi cosmici a energia ultra-elevata, registrati fra il maggio 2008 e il maggio 2013 dal Telescope Array, che monitora il cielo boreale, concentrandosi su quelli con un'energia superiore a 57 miliardi di miliardi di elettronvolt. Questa soglia è stata scelta perché al di sopra di essa la traiettoria dei raggi cosmici è deviata solo in misura minima dai campi magnetici spaziali, permettendo così di ottenere indicazioni sulla direzione delle fonti di questi flussi di particelle. Nel corso dei cinque anni, sono stati rilevati solo 72 raggi cosmici di questo tipo, oltre un quarto dei quali, 19 per la precisione, provenienti da un'area pari ad appena il 6 per cento del cielo settentrionale.

Considerato che le osservazioni eseguite da parte dell'osservatorio di raggi cosmici Pierre Auger in Argentina sembrano indicare l'esistenza di un analogo “punto caldo”, anche nel cielo dell'emisfero meridionale, i raggi cosmici di questi “punti caldi” devono provenire da fonti diverse.

L'impianto "Middle Drum" del Telescope Array Prfoject a Millard County, nello Utah. (Cortesia Ben Stokes, Università dello Utah)Inoltre, la distribuzione dei raggi cosmici ultra-energetici nel cielo settentrionale risulta coerente con la "struttura su larga scala" dell'universo, ossia i raggi cosmici tendono a provenire da zone dell'universo dove la materia è concentrata in ammassi e superammassi di galassie. 

“Questo ci dice che è probabile che provengano da materia che possiamo vedere – osserva Charlie Jui, che ha partecipato alla ricerca - e non da una diversa classe di meccanismi che potrebbero produrre queste particelle con i processi esotici", come quelli previsti da alcune teorie cosmologiche.



Fonte: http://www.lescienze.it/news/2014/07/09/news/raggi_cosmici_altissima_energia_direzione_hotspot_fonte-2207733/
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