I RAGGI GAMMA: UNA FINESTRA SULL’UNIVERSO

1. Il telescopio MAGIC Major Atmospheric Gamma Imaging Cerenkov TELESCOPE I nostri occhi sono sensibili solo alla luce dal colore rosso al violetto, una banda molto stretta dello spettro elettromagnetico. A volte gli stessi oggetti appaiono molto diversi se osservati con luce a diverse lunghezze d’onda: le immagini ottenute con i raggi gammapossono rivelare nuovi aspetti del nostro Universo. A sinistra: la nebulosa del Granchio, resto di una supernova esplosa nel 1054 d.C. A destra: una mappa delle sorgenti ottiche e una delle sorgenti gamma dell’Universo. Crab nebula in fR image (photo: courtesy NASA) Crab nebula visible image (photo: courtesy NASA) (photo: courtesy NASA) Strumenti diversi ci permettono di sfruttare altri tipi di “luce” che ci sono ormai familiari: le onde radio, gli infrarossi, i raggi X, I raggi gamma… Crab nebula g-ray image (photo: MAGIC) Crab nebula X-ray image (photo: courtesy NASA) (photo: courtesy NASA) MAGIC I MAGIC-II 85 m SCOPERTO UN MICROQUASAR All’interno della nostra galassia, MAGIC ha scoperto una nuova sorgente variabile, LS I+61 303. Si tratta di un microquasar, un sistema di due stelle orbitanti una intorno all’altra che emette un segnale gamma periodico. Sopra: le immagini di LS I +61 303. A lato: schema di un microquasar. I RAGGI GAMMA: UNA FINESTRA SULL’UNIVERSO LA RIVELAZIONE DEI RAGGI GAMMA I raggi gamma sono difficili da rivelare perché vengono assorbiti dall’atmosfera, che ci protegge dai loro effetti indesiderati: possiamo studiarli con dei rivelatori in orbita o costruendo degli opportuni strumenti a terra. L’osservazione in quota sfrutta il fatto che i raggi gamma energetici di origine cosmica producono sciami di particelle secondarie nell’alta atmosfera: alcune di esse viaggiano a velocità maggiore della luce in aria,emettendo una caratteristica “onda d’urto luminosa” (effetto Čerenkov) che può essere raccolta dagli enormi specchi di particolari telescopi. Il satellite GLAST (photo: courtesy NASA) Il segnale luminoso Čerenkov, raccolto dal telescopio e focalizzato sul rivelatore, permette di ricavare informazioni sul raggio gamma che ha originato lo sciame. ? Una “finestra” aperta solo di recente: i raggi gamma di energia tra 1 e 300 GeV. La generazione di uno sciame di particelle e il cono di luce Čerenkov. GLAST, telescopio gamma orbitante lanciato nel giugno 2008 (NASA e gruppi italiani tra cui Udine e Trieste) L’immagine di uno sciame elettromagnetico ricostruita sulla camera di MAGIC. MAGIC, L’OCCHIO PIÚ GRANDE DEL MONDO Dal 2004 è attivo a La Palma (Canarie) il telescopio MAGIC, frutto di una collaborazione internazionale con partner principali in Italia, Germania e Spagna. Le sue dimensioni (17 m di diametro, 240 m2 di superficie riflettente) ne fanno lo strumento ottico piú grande del mondo, e il telescopio gamma in grado di vedere piu’ lontano. Grazie alla sua leggerezza e velocità meccanica, MAGIC può collaborare con i rivelatori in orbita per registrare anche fenomeni rapidamente variabili come i Gamma Ray Burst (GRB), lampi improvvisi di raggi gamma che costituiscono le emissioni piu potenti nell’universo; Tra gli obiettivi di ricerca del progetto, ricordiamo: • lo studio del Centro Galattico e la ricerca di materia oscura (Dark Matter, DM); • l’origine dei raggi cosmici e l’analisi dei GRB, l’indagine dell’orizzonte cosmologico e dei nuclei galattici attivi (AGN), buchi neri supermassicci in accrescimento rapido; • la partecipazione a ricerche di vita extraterrestre. Dal 24 aprile 2009 MAGIC opererà in coppia con un suo clone, MAGIC II. L’uso combinato dei due telescopi permetterà di raddoppiare la sensibilità delle osservazioni e di abbassare ancor più il valore minimo dell’energia rivelabile. • I gruppi di ricerca italiani in MAGIC: • INFN e Università di Padova • INFN di Udine/Trieste e Università di Udine • INFN di Siena/Pisa e Università di Siena • INFN di Como/Milano e Università di Como • INAF SUCCESSI DI MAGIC MAGIC ha scoperto diversi oggetti astronomici nuovi e aspetti sconosciuti di altre sorgenti. Ecco qualche esempio tra i risultati già pubblicati (ben tre articoli sulla prestigiosa rivista Science e decine di altri sulle migliori riviste), molti altri sono attesi dalle misure in corso! INDIZI DI GRAVITÀ QUANTISTICA NUOVE GALASSIE LONTANE MAGIC “INSEGUE” I GRB MAGIC ha scoperto una decina di molte sorgenti gamma extragalattiche (AGN), tra cui le piu lontane mai viste, sfruttando il fatto che i buchi neri nel loro accrescimento emettono raggi gamma. Tra queste 3C279, un buco nero supermassiccio a piu’ di sei miliardi di anni luce da noi. MAGIC ha studiato molti GRB (uno al mese, in media), le emissioni di energia più potenti dell’Universo. Il telescopio punta queste sorgenti improvvise in meno di 30 secondi dopo aver ricevuto l’allarme da una rete di satelliti dedicata. Osservando Markarian 501, una galassia con rapide fluttuazioni di intensità, MAGIC ha evidenziato per la prima volta una dipendenza del tempo di arrivo dall’energia dei fotoni. In un viaggio di mezzo miliardo di anni, i fotoni di energia più alta sembrano arrivare un paio di minuti dopo quelli meno energetici! Dato che alcuni modelli di gravità quantistica prevedono esattamente tale effetto, questo risultato potrebbe avere importanti conseguenze teoriche, come la caduta della teoria della relatività. Visitate le pagine web di MAGIC http://magic.fisica.uniud.it e contattate il gruppo MAGIC più vicino a voi per informazioni e un’eventuale visita al telescopio! A cura di A. De Angelis, B. De Lotto, M. Persic, F.de Sabata, V. Scapin per il gruppo MAGIC di Udine