Il sussulto del Granchio

Una radiazione inattesa, fatta di raggi gamma estremamente variabili, che molto potrebbe rivelare sulla natura e sul  moto delle particelle elementari. È il “messaggio” lasciato nello spazio dalla Nebulosa del Granchio (Crab in inglese), captato lo scorso settembre da un satellite dell’Agenzia Spaziale Italiana – AGILE (Astrorivelatore Gamma a Immagini ultra Leggero) – e da uno della Nasa. Alla scoperta Science dedica due studi e una perspective. Galileo ha chiesto a Marco Tavani dell‘Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf), responsabile scientifico del telescopio italiano e primo autore di uno dei due studi pubblicati, di spiegare l’origine e il significato di quello che è stato ribattezzato come “Il sussulto del Granchio”.

Professor Tavani, che cos’è la Nebulosa di Crab?
“La Nebulosa di Crab è uno dei pochissimi oggetti celesti di cui conosciamo la storia. Quello che noi oggi vediamo è, infatti, ciò che resta dell’esplosione di una supernova osservata dagli astronomi cinesi nel 1054 d.C. Al centro della nebulosa oggi rimane il nocciolo della supernova: una stella a neutroni o, più comunemente, pulsar”.

Perché le radiazioni captate dal satellite italiano sono insolite?
“La nebulosa del Granchio emette vari tipi di radiazione, tra cui i raggi X e gamma. Fino ad oggi, le radiazioni emesse erano per lo più stabili, così regolari da usare la nebulosa di Crab come un’eccellente sorgente di riferimento per identificare radiazioni provenienti da altri oggetti celesti. Lo scorso settembre, però, il satellite dell’Agenzia Spaziale Italiana ha registrato strani comportamenti nei raggi gamma della nebulosa: AGILE ha infatti memorizzato un “sussulto”, un’intensa ondata di raggi gamma estremamente variabile; un fenomeno copia di un altro registrato dallo stesso satellite nel 2007. L’evento di settembre è stato osservato anche da un altro gruppo di astronomi statunitensi, grazie al telescopio spaziale Fermi della NASA”.

Qual è l’origine di questo sussulto?    
“È da escludere che a originare queste ondate di raggi gamma sia stata la pulsar al centro della nebulosa, perché nel suo comportamento non è stato evidenziato nessun sostanziale cambiamento. Questo suggerisce che a generare le emissioni sia stato qualcos’altro all’interno della nebulosa: noi ipotizziamo che siano state particelle ad alta energia”.

Quali sono queste particelle e in che modo emettono radiazioni?
“La pulsar ruota su se stessa molto rapidamente, generando un campo magnetico potentissimo. Ruotando, la stella a neutroni emette radiazioni elettromagnetiche e un vento di particelle, tra cui elettroni, positroni e forse, ma non ne siamo certi, protoni. A loro volta, le particelle urtano contro i gas della nebulosa, subendo continuamente variazioni nel moto e nelle accelerazioni, emettendo vari tipi di radiazione, tra cui quelle gamma”.  

Qual è il significato della scoperta?
“Di solito questo tipo di radiazioni si perdono, si diluiscono nell’insieme delle emissioni della nebulosa. Stavolta, invece, è come se avessimo potuto fare uno zoom sulla nebulosa e osservare ciò che accade da vicino a queste particelle. Vedere questi sussulti ci permette di studiare l’accelerazione delle particelle con una precisione estrema, mai raggiunta prima. In questo senso, la nebulosa di Crab è un laboratorio eccezionale per la fisica delle particelle, più potente di qualsiasi acceleratore tradizionale. Inoltre, non si tratta di una scoperta solo teorica. Capire il comportamento di queste particelle infatti ci permette di comprendere meglio la fisica dei plasmi e ci aiuta a migliorare tecnologie come quelle applicate alla fusione nucleare, con implicazioni importanti anche sul fronte energetico”.

Riferimenti: Science doi 10.1126/science.1200083; Science doi 10.1126/science.1199705; Science doi 10.1126/science.1201365