Allo IASF-Palermo, gli scienziati studiano lampi gamma, nuclei galattici attivi, pulsar isolate, binarie X, raggi cosmici ad alta energia.
Lampi gamma
I lampi gamma (GRBs dall’inglese Gamma Ray Bursts) sono lampi di breve durata e intensi di raggi gamma dallo spazio. Possono durare da pochi millisecondi a diversi minuti, e provenire da ogni direzione. Hanno origine in sorgenti a distanza cosmologica, e se fossero emettitori isotropi, le loro grandi fluenze a raggi gamma osservate le renderebbero gli oggetti più luminosi nel cielo. Tuttavia, ci sono indizi che fanno credere che i lampi gamma siano a fascio stretto, cosa che li rende paragonabili alle supernove nel rilascio totale di energia..
Maggiori informazioni su Swift (in inglese).
Maggiori informazioni su HERMES (in inglese).
Nuclei galattici attivi
I nuclei galattici attivi (AGN dall’inglese Active Galactic Nuclei) sono oggetti astronomici caratterizzati da luminosità molto elevata concentrata in un volume piccolo. Questa emissione si estende su tutto lo spettro elettromagnetico, dal dominio radio fino alle bande X e gamma. La spiegazione più probabile per la loro emissione è l’accrescimento della materia su un buco nero supermassiccio (super-massive black hole o SMBH), e forse anche l’energia rotazionale dello stesso buco nero. Gli AGN sono un laboratorio naturale per condizioni fisiche estreme, che non possono essere riprodotte sulla Terra. Inoltre, la loro elevata luminosità intrinseca li rende gli oggetti osservabili più distanti, di grande importanza per lo studio di strutture su larga scala in cosmologia.
Pulsar isolate
Le pulsar isolate sono stelle di neutroni con forti campi magnetici che emettono su un fascio stretto lungo il loro asse magnetico. L’asse magnetico è inclinato rispetto all’asse di rotazione e la pulsar agisce come un faro che diventa visibile quando il raggio interseca la linea di vista. L’emissione, che viene prodotta a spese dell’energia rotazionale, viene modulata con il periodo di rotazione della stella. La prima pulsar è stata scoperta nel 1968 nelle lunghezze d’onda del radio e, da allora, il numero di pulsar radio note è aumentato considerevolmente. L’origine dell’emissione di raggi X da queste fonti è attribuita sia a processo termici sia a processi non termici. L’emissione termica è caratterizzata da due componenti a diverse temperature. Il primo componente, con una temperatura inferiore a 100 eV, ha origine dal raffreddamento della superficie stellare. Il secondo è prodotto nelle regioni a calotta polare, due regioni attorno all’asse magnetico, riscaldate da particelle accelerate che si muovono verso la superficie stellare. La sua temperatura caratteristica è di circa 100-500 eV. L’emissione non termica pulsar ha origine da particelle di carica accelerate nelle regioni magnetosferiche in cui sono presenti forti campi elettrici. La posizione di queste regioni, chiamate gap, non è chiara. Al momento esistono due classi di modelli: i modelli con cappuccio polare, con la loro evoluzione nel modello di fessura delle fessure, in cui l’accelerazione e la radiazione si verificano vicino alla superficie stellare e i modelli di spazi esterni in cui questi processi si verificano nella magnetosfera esterna.
Binarie X
Le binarie X sono una classe di stelle binarie luminose nei raggi X. L’emissione deriva dall’accrescimento di una stella compatta con la materia che cade dal compagno, di solito una stella normale. Se il componente stellare normale ha una massa maggiore di 10 masse solari, il sistema è noto come un binario a raggi X di massa elevata. Supergiant Fast X-ray Transients sono una classe di binarie X di grande massa associate a supergiganti blu e caratterizzati da flare brevi (alcune ore, come osservato con INTEGRAL). Queste sorgenti mostrano bagliori brevi, sporadici e luminosi e, insieme al loro livello di quiescenza, rendono i Supergiant Fast X-ray Transients una classe di transienti con una vasta gamma dinamica.
Raggi cosmici di alta energia
I raggi cosmici ad altissima energia (UHECR dall’inglese Ultra High Energy Cosmic Rays) sono particelle subatomiche estremamente energiche (principalmente protoni, ma anche alcuni nuclei atomici più pesanti) provenienti dallo spazio. è possibile osservarli solo indirettamente attraverso gli sciami prodotti quando interagiscono con l’atmosfera terrestre. La loro origine è ancora un mistero, così come il meccanismo per accelerarli a queste energie estreme. Le possibili sorgenti includono nuclei galattici attivi, quasar dormienti associati a buchi neri supermassicci e fusioni di galassie. Esperimenti attuali o passati in questo campo con la partecipazione di IASF-Palermo sono: JEM-EUSO, Pierre Auger Observatory e Argo-YBJ.
Maggiori informazioni su JEM-EUSO (in inglese).
Maggiori informazioni su Auger (in inglese).