L’osservatorio HAWC in Messico. Crediti: collaborazione HAWC
A cosa serviranno quei 300 serbatoi, contenenti ciascuno 188 mila litri di acqua purissima, fittamente schierati a più di 4 mila metri d’altitudine sul fianco del vulcano Serra Negra, in Messico?
Nessun mistero: a guardare il cielo. Lo High Altitude Water Cherenkov (HAWC) è in effetti un osservatorio per raggi gamma e raggi cosmici di altissima energia, realizzato da una collaborazione di istituzioni scientifiche statunitensi e messicane.
Quando i raggi gamma si scontrano con l’atmosfera terrestre danno origine a una cosiddetta cascata di particelle cariche che, tuffandosi alla velocità della luce nell’acqua dei rivelatori di HAWC, producono una sorta di flash di luce a forma di cono, conosciuta come luce (o radiazione) Cherenkov. Sono proprio questi lampeggiamenti, rilevati dai fotomoltiplicatori piazzati sul fondo dei serbatoi, che forniscono le informazioni sulla sorgente cosmica che ha originariamente prodotto i raggi gamma.
Ora i ricercatori della collaborazione HAWC hanno presentato al meeting dell’American Physical Society la nuova mappa del cielo gamma realizzata con i dati raccolti a partire dallo scorso marzo, quando l’osservatorio ha raggiunto la piena capacità osservativa.
La mappa di due terzi del cielo in raggi gamma di energia molto alta osservati da HAWC. Molte sorgenti sono chiaramente visibili sul piano della Via Lattea, come pure in altre due galassie: Markarian 421 e Markarian 501. Crediti: collaborazione HAWC
«HAWC ci fornisce un nuovo modo di vedere il cielo ad alta energia», dice Jordan Goodman, professore di fisica presso l’Università del Maryland e portavoce della collaborazione HAWC. «Questi nuovi dati da HAWC mostrano la Via Lattea con un dettaglio senza precedenti, rivelando nuove sorgenti ad alta energia e informazioni inedite sulle sorgenti già conosciute».
Una delle nuove osservazioni di HAWC fornisce una migliore comprensione della natura di Cygnus, un ampio squarcio di cielo nel piano galattico in cui una moltitudine di stelle di neutroni e resti di supernova alimentano un gigantesco vivaio stellare.
Le osservazioni HAWC di TeV J1930 + 188. Crediti: collaborazione HAWC
In un’altra regione della Via Lattea dove i ricercatori avevano precedentemente identificato una sorgente singola di raggi gamma, denominata TeV J1930 + 188, HAWC ha invece identificato diversi hot spot, segno di una complessità strutturale maggiore di quanto ritenuto in precedenza.
«Lo studio di questi oggetti nelle bande energetiche più alte può rivelare il meccanismo mediante cui essi producono raggi gamma, e magari aiutarci a svelare il vecchio mistero dell’origine dei raggi cosmici ad alta energia che bombardano la Terra dallo spazio», commenta Goodman.
I sensori per luce ultravioletta di HAWC registrano ogni lampo di luce Cherenkov all’interno delle vasche del rivelatore. Confrontando le differenze dei tempi di arrivo su ogni sensore di luce – differenze dell’ordine di nanosecondi – gli scienziati possono ricostruire l’angolo di arrivo per ogni cascata di particelle. L’intensità del lampo indica l’energia della particella primaria, mentre la diversa conformazione della cascata di particelle (com’è spiegato nell’infografica) permette di distinguere tra raggi gamma e raggi cosmici.
Come funziona l’osservatorio HAWC. Crediti: Sílvia Bravo Gallart / Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center (WIPAC)
Con 300 rilevatori disposti su un’area equivalente a tre campi da football, HAWC può “vedere” questi eventi con una risoluzione relativamente alta. «A differenza dei tradizionali telescopi, con HAWC abbiamo ora uno strumento che esamina due terzi del cielo alle alte energie, giorno e notte,” spiega Andrés Sandoval, portavoce per il Messico della collaborazione HAWC.
«HAWC raccoglierà ulteriori dati nei prossimi anni, permettendoci di raggiungere energie ancora più alte», conclude Goodman. «Combinando le osservazioni di HAWC con i dati da altri strumenti potremo estendere la portata della nostra comprensione dei processi più violenti che avvengono nell’universo».