Nuovi indizi sull’origine dei raggi cosmici

I raggi cosmici sono particelle ad alta energia che hanno origine al di fuori del nostro Sistema solare, e che raggiungono la superficie della Terra sotto forma di particelle secondarie, nate dall’interazione con l’atmosfera. Sono composti principalmente di protoni ad alta energia e nuclei atomici, ma la loro origine rimane avvolta nel mistero. I dati provenienti dal Cosmic Ray Isotope Spectrometer (Cris) presente a bordo della sonda Ace (Advanced Composition Explorer) della Nasa hanno tuttavia aiutato gli scienziati a fare luce su queste particelle: la maggior parte dei raggi cosmici che arrivano sulla Terra sembrerebbero provenire infatti da un ammasso di stelle situato nelle vicinanze del nostro pianeta.

Ma come hanno fatto i ricercatori della Washington University in St. Louis a stimare la posizione del punto di origine? Tramite il ferro: la distanza percorsa dai raggi cosmici può essere infatti calcolata utilizzando un tipo assai raro di raggio cosmico (in 17 anni di osservazioni, solo 15 di questo tipo di raggi cosmici sono stati rilevati da Cris), che funziona un po’ come un orologio. Il raggio in questione contiene l’isotopo radioattivo del ferro 60Fe, che ha un tempo di dimezzamento di 2,6 milioni di anni (il tempo di dimezzamento è il tempo impiegato da metà di questi atomi di ferro per decadere in altri elementi). Tenendo conto di questo, è possibile ricavare l’età di queste particelle, e dedurre quanto spazio esse hanno percorso.

“Il rilevamento di raggi cosmici di nuclei di ferro indica chiaramente che ci deve essere stata una supernova negli ultimi milioni di anni, nella zona della galassia in cui ci troviamo,” ha commentato Robert Binns, autore principale dello studio pubblicato su Science. Binns ha aggiunto che i dati sembrano indicare che la supernova sarebbe esplosa in un vicino ammasso stellare, dove eventi del genere hanno luogo ad intervalli di qualche milione di anni. Il ferro radioattivo viene prodotto nella fase che precede l’esplosione di stelle massive; queste hanno luogo principalmente in ammassi chiamati associazioni stellari OB (un’associazione stellare è un gruppo di stelle che, pur non essendo più legate gravitazionalmente tra di loro, condividono lo stesso moto nello spazio).

I ricercatori hanno dedotto che, nelle vicinanze della Terra, ci sono oltre 20 associazioni OB che potrebbero aver originato questi raggi cosmici. Tra queste l’associazione Scorpius-Centaurus, la più vicina al Sistema solare a 380 anni luce di distanza.

Riferimenti: Science doi: 10.1126/science.aad6004