La galassia NGC 5128 che ospita la sorgente radio denominata Centaurus A. Crediti: Capella Observatory
Se il Large Hadron Collider è oggi il più potente acceleratore di particelle attivo sulla Terra, ora abbiamo la conferma che nel cosmo esiste un’altra “macchina” che produce effetti simili, enormemente più energetica e dalle dimensioni smisurate. E’ Centaurus A, una galassia che dista da noi circa 12 milioni di anni luce. La sua “dote naturale” è quella di aumentare l’energia della radiazione cosmica di fondo a microonde che la attraversa per espellerla poi sotto forma di raggi gamma. La scoperta di questo fenomeno è stata resa possibile grazie alle osservazioni condotte nell’arco di dieci mesi dallo strumento Large Area Telescope (LAT) a bordo del satellite per l’Astrofisica delle alte energie Fermi .
Grande è stata la sorpresa degli astrofisici coinvolti nell’analisi di quei dati: è infatti la prima volta che in una radiogalassia – così è classificata Centaurus A – vengono osservati raggi gamma provenienti dagli enormi “lobi” di gas e materia che hanno reso famosa la galassia grazie alla loro forte emissione di onde radio. “Quello che abbiamo visto in Centaurus A è veramente uno spettacolo più unico che raro” commenta Marcello Giroletti, ricercatore INAF dell’Istituto di Radioastronomia di Bologna, che ha partecipato allo studio pubblicato oggi sul Sito Web Science Express. “Grazie alla risoluzione angolare di Fermi riusciamo a vedere con chiarezza che l’emissione gamma proviene da una regione molto estesa, spazialmente coincidente con i lobi radio e non solo dalle zone centrali, come era noto finora”.
Ma come avviene questo processo di aumento vertiginoso dell’energia delle microonde cosmiche? I raggi gamma nella “periferia” di Centaurus A sarebbero prodotti, secondo l’interpretazione degli scienziati coinvolti nello studio, dall’interazione di elettroni di altissima energia intrappolati nei lobi della galassia con la radiazione cosmica di fondo che permea l’universo. Gli elettroni cedono parte della loro energia alla radiazione che raggiunge così i valori dei raggi gamma registrati dagli strumenti di Fermi.
“E’ la prima volta che si rivela una sorgente estesa al di fuori della nostra Galassia” aggiunge Patrizia Caraveo responsabile per INAF dello sfruttamento scientifico dei dati Fermi. “Si tratta di una peculiarità dovuta in gran parte al fattore vicinanza. Su scala cosmica, Centaurus A è una galassia vicina ed è quindi più facile tracciare la forma della sua emissione”.
Nota anche con la sigla NGC 5128, Centaurus A è una delle prime sorgenti radio celesti identificate con una galassia. Gli astronomi annoverano Centaurus A nella categoria delle “galassie attive”, termine usato per ogni galassia che presenta nelle sue regioni centrali l’emissione di grandi quantità di radiazione in varie bande dello spettro elettromagnetico. Il “motore” che genera questa enorme emissione di energia è il buco nero supermassiccio – con una massa di milioni di volte quella del nostro Sole – che sta nel centro della galassia. In alcuni casi il buco nero espelle parte della materia che cade in esso lungo due getti “sparati” in direzioni opposte verso l’esterno.
Secondo questo meccanismo, i getti prodotti da Centaurus A nel corso di alcune decine di milioni di anni hanno dato origine a due enormi bolle di gas ricco di particelle elementari di altissima energia intrappolate dal campo magnetico che tiene “in forma” il gas . Il forte segnale radio prodotto in queste regioni è dovuto alla presenza di elettroni che si muovono a velocità prossime a quella della luce e che spiraleggiano lungo le linee del campo magnetico presente all’interno dei lobi stessi. Adesso, grazie alle osservazioni di Fermi, sappiamo che gli elettroni sono anche il “serbatoio” di energia necessario per produrre i raggi gamma dalla radiazione cosmica di fondo.
Fermi (già GLAST, Gamma-Ray Large Area Telescope) è una missione internazionale ideata con lo scopo di esplorare il cielo ad altissime energie. Si tratta di un telescopio spaziale in grado di rivelare fotoni nel range gamma che va da 30 MeV ad 300 GeV. L’osservatorio spaziale Fermi, lanciato l’11 giugno 2008 con un razzo vettore Delta II, è una missione NASA con ampia collaborazione internazionale (Italia, Giappone, Francia, Svezia). Dopo l’attivazione in orbita, la missione è stata dedicata ad Enrico Fermi ed è ora nota come Fermi Gamma-Ray Telescope. La partecipazione Italiana alla missione Fermi si articola su un importante contributo di INFN e ASI alla progettazione e costruzione del tracker del LAT, e sulla gestione della missione in orbita e sull’analisi scientifica dei dati, compiti ai quali contribuiscono INAF, INFN ed ASI-ASDC.