Da divinità solare a messaggero cosmico: il legame tra la leggenda di Amaterasu e il misterioso raggio cosmico
Amaterasu è una figura centrale nella mitologia giapponese, venerata come dea del sole e dell’universo. Nata dal dio Izanagi, è l’antenata della famiglia imperiale giapponese, collegando così monarchia e divinità. Nel mito più noto, Amaterasu si rifugia in una grotta, lasciando il mondo al buio, dopo un torto subito dal fratello Susanoo, dio della tempesta e del mare. Questo porta a oscurità e caos sulla Terra. Per riportarla fuori, gli altri dei piazzano uno specchio e gioielli davanti alla grotta e organizzano una festa rumorosa. Attratta dal rumore, Amaterasu esce dalla grotta e rimane incantata dalla sua immagine riflessa nello specchio. In quel momento, viene afferrata e portata fuori, riportando la luce al mondo.
Cosa centra tutto questo con l’astronomia? Amaterasu è il nome che è stato affidato al raggio cosmico ultra-energetico che sfida la nostra comprensione dell’universo, perché proveniente dal misterioso Vuoto Locale.
Il Local Void altri non è che un vasto spazio nel cosmo, relativamente vuoto. Contiene, cioè, pochissime galassie rispetto ad altre regioni dell’universo. Si estende per circa 150 milioni di anni luce e si trova nel nostro vicinato cosmico, nei pressi del Gruppo Locale, l’agglomerato di galassie che comprende anche la Via Lattea.
Il raggio cosmico ultrahigh-energy che sfida i confini della scienza
L’universo, con la sua vastità e i suoi misteri, continua a sorprenderci. Tra gli eventi più affascinanti e meno compresi ci sono i raggi cosmici ultrahigh-energy (UHECRs), particelle minuscole ma incredibilmente potenti che viaggiano quasi alla velocità della luce. Uno di questi, soprannominato “Amaterasu” ha recentemente catturato l’attenzione della comunità scientifica per la sua eccezionale energia e origine enigmatica.
Cos’è un UHECR?
I raggi cosmici ultrahigh-energy (UHECRs) sono particelle subatomiche provenienti dallo spazio, caratterizzate da energie eccezionalmente elevate.
L’energia di un UHECR può essere espressa attraverso la formula relativistica dell’energia $E=mc^2$ dove E rappresenta l’energia, m la massa della particella e c la velocità della luce. In un UHECR, questa energia raggiunge valori straordinariamente elevati, poiché la particella viaggia a una velocità vicina a quella della luce.
Quando questi raggi cosmici entrano in contatto con l’atmosfera terrestre, innescano una cascata di particelle secondarie. E’ il fenomeno noto come air shower, o docce atmosferiche. Questi eventi, sebbene rari, sono estremamente preziosi per gli astronomi, poiché offrono uno sguardo unico sui processi più energetici che avvengono nell’universo.
Le docce atmosferiche si manifestano quando un raggio cosmico ad alta energia penetra nell’atmosfera terrestre e incontra i nuclei atomici presenti nell’aria. Questo incontro scatena una serie di reazioni nucleari e processi di decadimento, risultando in una cascata di particelle secondarie. Queste particelle, che si moltiplicano rapidamente, si disperdono mentre scendono verso la superficie terrestre.
Il Caso di Amaterasu
Amaterasu è stato rilevato nelle prime ore del 27 maggio 2021, quando ha colpito l’atmosfera terrestre generando un air shower che ha coinvolto 23 dei più di 500 rilevatori del Telescope Array in Utah. Questo UHECR ha mostrato un’energia di circa 244 exa-elettronvolt (EeV). In termini fisici, 1 elettronvolt (eV) è l’energia acquisita da un elettrone singolo quando viene accelerato da una differenza di potenziale elettrico di 1 volt. L’energia di Amaterasu può quindi essere calcolata come $244×10^{18}$ elettronvolt.
Amaterasu è il raggio cosmico più energetico osservato sulla Terra negli ultimi 30 anni, superato solo dalla famosa Particella Oh-My-God del 1991, che aveva un’energia di 320 EeV.
Origine Misteriosa
Ciò che rende Amaterasu particolarmente intrigante è la sua apparente origine dal cosiddetto Vuoto Locale, un’ampia regione di spazio intergalattico priva di stelle e galassie. La provenienza di Amaterasu da questa zona di vuoto cosmico solleva domande fondamentali sulla natura e sull’origine di questi UHECRs.
Teorie e Indagini
Gli scienziati stanno ancora cercando di determinare la composizione esatta di Amaterasu. Se Amaterasu fosse un protone, il suo percorso attraverso lo spazio sarebbe stato relativamente inalterato dai campi magnetici cosmici. Questo perché i protoni, essendo particelle cariche singolarmente, sono meno influenzati dai campi magnetici rispetto a particelle con cariche multiple o maggiore massa. Questo suggerisce un’origine vicina al centro del Vuoto Locale. In termini tecnici, la deflessione di un protone in un campo magnetico è descritta dalla forza di Lorentz
$$F=q(v×B)$$
dove F è la forza, q la carica del protone, v la sua velocità e B il campo magnetico. Al contrario, se Amaterasu fosse un nucleo pesante, come quello di un atomo di ferro, la sua traiettoria sarebbe stata più influenzata dai campi magnetici, poiché i nuclei pesanti hanno una carica maggiore e una massa più elevata. Questo potrebbe indicare un’origine vicino ai bordi del Vuoto Locale, forse vicino alla galassia NGC 6946. In questo caso, la deflessione maggiormente pronunciata può essere spiegata dalla maggiore interazione con i campi magnetici intergalattici.
Avanzamenti tecnologici
Per risolvere questi misteri, sono in corso importanti aggiornamenti al Telescope Array e all’Osseravtorio Pierre Auger. Il Telescope Array sta subendo un’estensione, aumentando il numero di rivelatori e migliorando la loro sensibilità. Questo consentirà una copertura più ampia e un rilevamento più accurato della direzione di arrivo dei UHECRs. L’Osservatorio Pierre Auger sta implementando nuove tecnologie, come l’aggiunta di antenne radio per complementare i suoi rivelatori ottici. Questo approccio multi-messaggero consente di distinguere meglio tra i diversi tipi di particelle primarie, basandosi sulle diverse firme che lasciano nell’atmosfera.
In aggiunta, la proposta di un telescopio spaziale multimiliardario, il Probe of Extreme Multi-Messenger Astrophysics (POEMMA), potrebbe rivoluzionare la nostra comprensione dei UHECRs. Questo telescopio, posizionato in orbita, utilizzerà tecniche di osservazione avanzate, come la rilevazione di fluorescenza atmosferica, per monitorare una vasta area della Terra, aumentando così il numero di UHECR rilevabili. Questo miglioramento nella rilevazione potrebbe fornire dati cruciali sulla composizione e origine di UHECRs come Amaterasu.
Per concludere possiamo affermare che Amaterasu non è solo una testimonianza della potenza e della complessità dell’universo, ma anche un promemoria di quanto ancora dobbiamo scoprire. Gli eventi come Amaterasu spingono i confini della fisica e stimolano la curiosità umana, sfidandoci a decifrare i messaggi nascosti che, più o meno sporadicamente, ci raggiungono dai confini più remoti dell’Universo.