Gamma Astronomy

Come osservare un fotone gamma da Terra.
Il settore dell’astrofisica che studia le sorgenti celesti che emettono fotoni ad energie maggiori di qualche decina di Giga-electronvolt (GeV) con telescopi da Terra e’ abbastanza recente. Osservare tali sorgenti è tutt’altro che semplice. I raggi gamma provenienti da sorgenti cosmiche interagiscono con l’atmosfera, producendo cascate di particelle.

Queste, viaggiando ad una velocità maggiore della luce nell’aria (minore di quella nel vuoto) producono un cono di luce bluastra, la luce Cherenkov, dalla durata brevissima, qualche nano-secondo, ossia mille volte più rapida della minima distanza temporale misurata per attribuire la pole-position in Formula 1.

Gli specchi dei telescopi raccolgono questo brevissimo flash e lo focalizzano su una serie di rivelatori ultra-veloci.

La crab
La prima sorgente osservata e rivelata con certezza fu la Crab Nebula nel 1989. Da allora alcuni array di telescopi hanno indagato il cielo ad energie maggiori di 50 GeV e ad oggi si contano poco meno di 200 sorgenti, il 40% appartenente alla nostra Galassia, il 40% extra-galattiche ed un 20% non ancora identificate.

Il Cherenekov Telescope Array
Il prossimo salto in avanti nello studio delle sorgenti alle altissime energie è la realizzazione del Cherenkov Telescope Array (CTA). CTA sarà il primo osservatorio a raggi gamma, da terra, aperto alle comunità di astrofisica e fisica delle particelle come fonte di dati, derivanti dalle eccezionali osservazioni astronomiche ad alte energie.

I principali temi di studio sono

  • Tema 1: Comprendere le origini e il ruolo delle particelle cosmiche relativistiche
  • Tema 2: Studiare ambienti estremi
  • Tema 3: Esplorare nuove frontiere della fisica

Vi sono parecchie innovazioni introdotte da CTA, tra questi la possibilità di effettuare survey che coniugheranno un’ottima sensibilità, un elevato potere risolutivo, un’eccellente capacità di rivelare fenomeni transienti e la possibilità di spingersi ad energie sino a 300 Tera-electronvolt (TeV). si otterranno, quindi, cataloghi di sorgenti che verranno resi pubblici e che permetteranno studi di popolazione su diverse classi di oggetti e osservazioni dedicate in altre bande dello spettro elettromagnetico. Un’attenzione particolare verrà posta nella nuova astrofisica multi-messaggera, con la possibilità di studiare le eventuali controparti elettro-magnetiche di onde gravitazionali ed emissioni di neutrini.

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