I raggi gamma fanno parte dell'universo ad alta energia

Tutti hanno sentito parlare dello spettro elettromagnetico. È una raccolta di tutte le lunghezze d'onda e frequenze di luce, dalla radio e dal microonde all'ultravioletto e alla gamma. La luce che vediamo è chiamata la parte "visibile" dello spettro. Il resto delle frequenze e delle onde sono invisibili ai nostri occhi, ma rilevabili utilizzando strumenti speciali.

I raggi gamma sono la parte più energetica dello spettro. Hanno le lunghezze d'onda più brevi e le frequenze più alte. Queste caratteristiche le rendono estremamente pericolose per la vita, ma dicono anche agli astronomi a lotto sugli oggetti che li emettono nell'universo. I raggi gamma si verificano sulla Terra, creati quando i raggi cosmici colpiscono la nostra atmosfera e interagiscono con le molecole di gas. Sono anche un sottoprodotto del decadimento di elementi radioattivi, in particolare nelle esplosioni nucleari e nei reattori nucleari.

I raggi gamma non sono sempre una minaccia mortale: in medicina, sono usati per curare il cancro (tra le altre cose). Tuttavia, ci sono fonti cosmiche di questi fotoni assassini e per molto tempo sono rimaste un mistero per gli astronomi. Rimasero così fino alla costruzione di telescopi in grado di rilevare e studiare queste emissioni ad alta energia.

Oggi sappiamo molto di più su questa radiazione e da dove proviene nell'universo. Gli astronomi rilevano questi raggi da attività estremamente energiche e oggetti come esplosioni di supernova, stelle di neutroni, e interazioni buco nero. Questi sono difficili da studiare a causa delle elevate energie coinvolte, a volte sono molto luminosi nella luce "visibile" e il fatto che la nostra atmosfera ci protegge dalla maggior parte dei raggi gamma. Per "vedere" queste attività correttamente, gli astronomi inviano strumenti specializzati nello spazio, in modo che possano "vedere" i raggi gamma dall'alto della coltre protettiva dell'aria terrestre. In orbita della NASA veloce satellite e il Telescopio Gamma-ray di Fermi sono tra gli strumenti attualmente utilizzati dagli astronomi per rilevare e studiare questa radiazione.

Negli ultimi decenni, gli astronomi hanno rilevato esplosioni di raggi gamma estremamente forti da vari punti del cielo. Per "lungo", gli astronomi significano solo da pochi secondi a pochi minuti. Tuttavia, le loro distanze, che vanno da milioni a miliardi di anni luce di distanza, indicano che questi oggetti ed eventi devono essere molto luminosi per essere visti dall'universo.

I cosiddetti "lampi di raggi gamma" sono gli eventi più energici e luminosi mai registrati. Possono inviare prodigiose quantità di energia in pochi secondi, più di quanto il Sole rilascerà per tutta la sua esistenza. Fino a poco tempo fa, gli astronomi potevano solo speculare su ciò che causava esplosioni così massicce. Tuttavia, recenti osservazioni li hanno aiutati a rintracciare le fonti di questi eventi. Ad esempio, il veloce il satellite ha rilevato uno scoppio di raggi gamma che è venuto dalla nascita di un buco nero che si trovava a oltre 12 miliardi di anni luce di distanza dalla Terra. Questo è molto presto nella storia dell'universo.

Ci sono raffiche più brevi, lunghe meno di due secondi, che sono state davvero un mistero per anni. Alla fine gli astronomi hanno collegato questi eventi ad attività chiamate "kilonovae", che si verificano quando due stelle di neutroni o una stella di neutroni o un buco nero si fondono insieme. Al momento della fusione, emettono brevi raffiche di raggi gamma. Possono anche emettere onde gravitazionali.

L'astronomia dei raggi gamma ebbe inizio durante la guerra fredda. Le esplosioni di raggi gamma (GRB) furono rilevate per la prima volta negli anni '60 dal Vela flotta di satelliti. All'inizio, le persone erano preoccupate che fossero segni di un attacco nucleare. Nel corso dei decenni successivi, gli astronomi hanno iniziato a cercare le fonti di questi misteriosi spunti esplosioni cercando segnali di luce ottica (luce visibile) e in ultravioletti, raggi X e segnali. Il lancio del Compton Gamma Ray Observatory nel 1991 ha portato la ricerca di fonti cosmiche di raggi gamma a nuove altezze. Le sue osservazioni hanno mostrato che i GRB si verificano in tutto l'universo e non necessariamente all'interno della nostra galassia della Via Lattea.

Da quel momento, il BeppoSAX osservatorio, varato dall'Agenzia Spaziale Italiana, nonché dal Explorer transitori ad alta energia (lanciato dalla NASA) sono stati usati per rilevare i GRB. L'Agenzia spaziale europea INTEGRANTE missione si unì alla caccia nel 2002. Più di recente, il telescopio a raggi gamma Fermi ha esaminato il cielo e ha emesso grafici di raggi gamma.

La necessità di un rilevamento rapido dei GRB è la chiave per cercare gli eventi ad alta energia che li causano. Per prima cosa, gli eventi a scoppio molto breve si estinguono molto rapidamente, rendendo difficile capire la fonte. I satelliti X possono raccogliere la caccia (dal momento che di solito c'è un riflesso di raggi X correlato). Per aiutare gli astronomi a concentrarsi rapidamente su una fonte GRB, la Gamma Ray Bursts Coordinates Network invia immediatamente notifiche a scienziati e istituzioni coinvolti nello studio di questi scoppi. In questo modo, possono immediatamente pianificare osservazioni di follow-up utilizzando osservatori ottici, radio e radiografici terrestri e spaziali.

Man mano che gli astronomi studiano più di queste esplosioni, acquisiranno una migliore comprensione delle attività energetiche che le causano. L'universo è pieno di fonti di GRB, quindi ciò che imparano ci dirà anche di più sul cosmo ad alta energia.

• I raggi gamma sono il tipo di radiazione più energico che si conosca. Sono liberati da oggetti e processi molto energici nell'universo.
• I raggi gamma possono anche essere creati in laboratorio e questo tipo di radiazione viene utilizzata in alcune applicazioni mediche.
• L'astronomia dei raggi gamma viene eseguita con i satelliti in orbita in grado di rilevarli senza interferenze dall'atmosfera terrestre.