Si chiama High-Altitude Water Cherenkov (HAWC) ed è un osservatorio ad alta quota di raggi gamma situato in Messico. Il team internazionale che lo ha costruito e lo gestisce è riuscito a catturare, per la prima volta, un’immagine a grande angolo dell’emissione gamma proveniente da due stelle di neutroni. I dati raccolti forniscono informazioni cruciali per far luce su un eccesso di antimateria osservato nei pressi della Terra. Nel 2008, infatti, è stato misurato un eccesso di positroni in orbita a qualche centinaio di km dall’atmosfera terrestre. Le possibili spiegazioni proposte dai ricercatori sono due, spiega Global Science: o l’emissione dovuta a stelle di neutroni, oggetti collassati e in rapida rotazione attorno al proprio asse chiamati anche pulsar, oppure processi che coinvolgono la materia oscura, la componente dell’Universo di cui conosciamo solo gli effetti gravitazionali. Grazie ai nuovi dati forniti da HAWC, è stato possibile effettuare misure dettagliate per due pulsar, identificate come possibili sorgenti per l’eccesso di positroni. Gli scienziati hanno scoperto che è molto improbabile che queste due trottole stellari siano responsabili dell’eccesso di antimateria osservato, poiché sono circondate da un’estesa nube che impedisce ai positroni di sfuggire. La conferma di questi risultati proviene dal Fermi Large Area Telescope e da AMS (Anti Matter Spectrometer). Quest’ultimo ha anche mostrato che il segnale in eccesso si estende per centinaia di giga-elletronvolt. Ams, l’ambizioso laboratorio orbitante europeo per la fisica delle particelle, è stato realizzato col contributo fondamentale dell’Italia. L’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) sono infatti i primi contributori dell’impresa e collaborano a questo progetto dal 1995. I risultati dello studio sono stati pubblicati sull’ultimo numero della rivista Science.
«Questa nuova misura è entusiasmante, perché mette a dura prova l’idea che questi positroni in più stiano arrivando sulla Terra da due pulsar vicine», dice Jordan Goodman, professore di fisica all’Università del Maryland e principal investigator di HAWC. «Le nostre misurazioni non sono decisive e a favore della materia oscura, ma qualsiasi nuova teoria che cerchi di spiegare l’eccesso di antimateria utilizzando pulsar deve tener conto di ciò che abbiamo trovato». Per poter misurare i raggi gamma provenienti da sorgenti cosmiche, HAWC utilizza l’effetto Cherenkov dovuto al passaggio delle particelle prodotte dai raggi gamma stessi in grandi vasche d’acqua. Nel caso dei raggi gamma provenienti da una pulsar, tale emissione luminosa testimonia la presenza di particelle accelerate dalla stella, e la dimensione della regione di spazio da cui provengono tali raggi energetici permette di stimare quanto rapidamente la materia si muove rispetto alle pulsar, e dunque quanti positroni potrebbero aver raggiunto la Terra da una specifica sorgente. Le misure raccolte da HAWC hanno assolto le pulsar note come Geminga e PSR B0656+14, le quali, sebbene abbiano l’età e la distanza giuste da spiegare la quantità di positroni osservata, sono circondate da materia che si sta allontanando da loro a una velocità insufficiente.
Questa misurazione non sarebbe stata possibile senza l’ampio campo di vista di HAWC, che è in grado di osservare circa un terzo del cielo. Con i suoi 300 serbatoi d’acqua, l’osservatorio HAWC è ottimizzato per la raccolta di vere e proprie “cascate” di particelle provenienti da raggi gamma con energie fino a 10 milioni di volte quella di una lastra ai raggi X. Se un raggio gamma così energetico impatta sull’atmosfera produce una pioggia di particelle che si muove verso il suolo. Quando queste particelle raggiungono i serbatoi di HAWC, il loro passaggio nell’acqua genera lampi di luce blu, permettendo ai ricercatori di ricostruire una serie di informazioni sulla sorgente del raggio gamma originario (come la sua energia e la sua posizione nel cielo). Circa l’emissione misurata dalle due pulsar ritenute responsabili dell’eccesso di positroni, i ricercatori non escludono che nuove teorie possano richiamarle in ballo, ma questo richiederebbe la formulazione di teorie molto più complesse per la diffusione delle particelle da parte delle stelle, e questo sembra poco probabile. La materia oscura potrebbe fornire la giusta spiegazione, ma saranno necessarie ulteriori prove per potersi esprimere in modo netto e definitivo.
