Integral risolve dopo trent’anni il mistero dei raggi gamma nella Via Lattea

L’alta sensibilità e la precisione di puntamento di Integral hanno permesso di individuare questi oggetti celesti, lì dove per oltre trent’anni tutti gli altri telescopi non hanno visto altro che una nebbia misteriosa e confusa di raggi gamma...

Durante l’estate e poi nell’autunno 2003, Integral ha osservato le regioni centrali della nostra galassia, registrando parte della luminescenza continua dovuya ai raggi gamma diffusi a bassa energia che inondano l’intera galassia.

La prima scoperta dei raggi gamma risale alla metà degli anni Settanta, grazie a esperimenti effettuati con strumentazione montata su palloni stratosferici. Gli astronomi li chiamano il “debole sottofondo” di raggi gamma della galassia, caratterizzato dalla stessa quantità di energia usata dai medici per le lastre ai raggiX.

Da principio, si ritenne che la luminescenza fosse causata da interazioni di atomi di gas che si trovano nella galassia. Nonostante questa teoria potesse spiegare la natura diffusa dell’emissione, sapendo che il gas si trova ovunque, tuttavia non giustificava la potenza registrata dei raggi gamma. Infatti secondo la teoria proposta, essa sarebbe dovuta essere minore di quanto invece veniva osservata. Questo mistero è rimasto insoluto per decine di anni.

Ora grazie a IBIS, telescopio per raggi gamma montato su Integral e costruito per ESA da un consorzio internazionale guidato da Pietro Ubertini dell’Istituto di Astrofisica IASF e PI per lo strumento, è possibile vedere chiaramente che al posto di quella nebbia prodotta dal mezzo interstellare i raggi gamma provengono principalmente da singoli oggetti celesti, prima indistinguibili con una strumentazione meno sensibile.

In un articolo sulla rivista Nature del 18 marzo scorso, Francois Lebrun del CEA Saclay, Gif sur Yvette, in Francia, assieme ai suoi collaboratori descriverà la sensazionale scoperta di 91 sorgenti di raggi gamma al centro della nostra galassia. Nel team di Lebrun, c’è anche Pietro Ubertini e altri 17 scienziati europei esperti nel campo dell’astrofisica delle alte energie. Con grande loro sorpresa, circa la metà delle sorgenti non rientra nella classificazione riconosciuta di oggetti che emettono raggi gamma. Forse siamo di fronte a un nuovo tipo di emettitori di raggi gamma.

I primi indizi di una nuova classe di oggetti celesti che emettono raggi gamma si erano avuti lo scorso ottobre, quando Integral scoprì un’interessante sorgente, poi chiamata IGRJ16318-4848. I dati rilevati da Integral e confermati anche dal telescopio orbitante per le alte energie XMM-Newton dell’ESA portavano a una sorgente in un sistema binario, che forse ospitava un buco nero o una stella a neutroni, avvolti in uno spesso guscio di polveri e gas freddi. Quando il gas è stato inghiottito dal buco nero, è stata rilasciata energia a tutte le lunghezze d’onda, ma soprattutto raggi gamma.

Lebrun è comunque cauto nel trarre conclusioni premature sulla sorgente scoperta al centro della galassia: sono possibili altre interpretazioni che potrebbero non prevedere un buco nero. Ad esempio, questi oggetti celesi potrebbero essere quello che resta di stelle esplose, improvvisamente "energizzate" dalle pulsar, vere e proprie centrali elettriche celesti che ruotano rapidamente su loro stesse.

Ulteriori osservazioni effettuate con un altro strumento, lo SPI, lo SPettrometro a bordo di Integral, possono fornire altre informazioni sulla natura di queste sorgenti. SPI misura l’energia dei raggi gamma con un’accuratezza straordinaria, permettendo agli scienziati di ottenere una conoscnza migliore dei meccanismi fisici che ci sono dietro la generazione dei raggi gamma.

In ogni caso, al di là della definizione precisa della natura di queste sorgenti di raggi gamma, resta il fatto che le osservazioni di Integral hanno mostrato convincentemente che l’energia emessa da questi nuovi oggetti giustifica circa il 90% del sottofondo debole di raggi gammi proveniente dal centro della galassia. Risultato che fa crescere la possibilità allettante che oggetti di questo tipo possano essere dovunque nella Via Lattea e non solo nel centro.

Ma ancora Lebrun è cauto: “È allettante credere di poter utilizzare i nostri risultati estrapolandoli semplicemente per tutta la galassia. Tuttavia abbiamo guardato solo al centro, che è un “posto” speciale rispetto al resto”.

Il prossimo compito di Integral è dunque estendere il suo lavoro a tutta la galassia. Christoph Winkler, project scientist di Integral, ha riconosciuto che “ora dobbiamo lavorare sul disco intero della galassia, un lungo impegno per Integral. Certo alla fine il risultato sarà quello di un censimento completo dei più energetici oggetti celesti della galassia”.