Un nuovo studio basato sui dati raccolti dall’osservatorio installato sul modulo giapponese KIBO a bordo della Iss e realizzato da JAXA, in collaborazione con ASI

30 Dicembre 2020

Un ricco bottino di dati nel mirino di CALET. Dopo quattro anni di osservazioni, i dati raccolti dal Calorimetric Electron Telescope, installato sul modulo giapponese KIBO della Stazione Spaziale Internazionale, sono stati analizzati da un team internazionale di ricercatori. Lo studio, che vanta una forte partecipazione italiana,  ha misurato con alta precisione i flussi di carbonio e ossigeno nei raggi cosmici, evidenziando strutture complesse nell’evoluzione del loro profilo energetico.

Realizzato dall’agenzia spaziale giapponese JAXA in collaborazione con ASI, CALET è il secondo osservatorio spaziale partito alla volta della ISS, dopo AMS-02 nel 2011. Da oltre 5 anni, l’osservatorio sta misurando la composizione chimica ed energetica dei raggi cosmici nucleari, di elettroni e positroni cosmici, e dei raggi gamma, con lo scopo di investigare un ampio spettro di fenomeni di frontiera e domande ancora aperte della fisica e dell’astrofisica, quali la comprensione dei meccanismi legati all’origine, accelerazione e propagazione dei raggi cosmici – argomento di ricerca principale di CALET–, lo studio di raggi gamma ad alta energia, di fenomeni transienti GRB (Gamma-Ray Bursts), di fenomeni legati alla fisica solare ed applicazioni di meteorologia spaziale, fino alla ricerca di possibili controparti multi-messaggere ad eventi associati all’emissione di onde gravitazionali.

«Nonostante CALET sia stato ottimizzato per la misura di elettroni e positroni, lo stesso strumento è utilizzato per misurare con alta precisione anche la composizione energetica e l’abbondanza della componente nucleare dei raggi cosmici, dai nuclei più leggeri, idrogeno, ai nuclei più pesanti oltre il Ferro fino a energie di circa 1 PeV (peta-electronvolt)». spiega Valerio Vagelli,  Project Scientist di Calet per conto di ASI.

«La collaborazione CALET ha pubblicato un importante risultato scientifico: circa 0.6 milioni di nuclei di Carbonio (C) e 1 milione di nuclei di Ossigeno (O) sono stati identificati nei dati raccolti e separatamente identificati rispetto a tutte le altre componenti nucleari grazie agli strumenti CHarge Detector (Chd) e IMaging Calorimeter (Imc) di CALET, e la loro energia misurata analizzando la energia rilasciata nei 12 piani in tungstanato di piombo (PbWO4) del Total AbSorption Calorimeter (Tasc). Le informazioni prodotte da tutti gli strumenti di CALET hanno permesso di misurare con alta precisione i flussi di C e O nei raggi cosmici, evidenziando strutture complesse nella evoluzione del loro profilo energetico».

Carbonio ed ossigeno sono le componenti nucleari pesanti più abbondanti nei raggi cosmici dopo idrogeno ed elio, perché prodotti in abbondanza nei processi di fusione stellare ed accelerati ad alte energie dalle loro sorgenti astrofisiche. I risultati delle osservazioni di CALET forniscono nuove informazioni complementari e fondamentali per la nostra comprensione dei meccanismi di origine, accelerazione e propagazione dei raggi cosmici.

«Questo importante traguardo è stato raggiunto anche grazie al contributo predominante all’analisi dati da parte della componente italiana della collaborazione CALET, con il supporto dell’ASI. Il risultato, oltre la propria rilevanza scientifica, testimonia anche le potenzialità dello strumento CALET per la misura delle componenti nucleari dei raggi cosmici. La campagna di raccolta e analisi dati intrapresa estenderà la misura anche alle componenti nucleari meno abbondanti di tutto lo spettro dei raggi cosmici, ma comunque fondamentali per rispondere ai quesiti non ancora risolti nella comprensione della fisica dei raggi cosmici», conclude Vagelli.

CALET è una missione sponsorizzata da JAXA, con la partecipazione di ASI e NASA, alla quale collaborano ricercatori di università giapponesi e di istituzioni italiane e americane. L’Agenzia Spaziale Italiana partecipa alla missione CALET dal 2011, supportando ricercatori delle Università di Siena, Pisa, Firenze, Padova, Tor Vergata e di Ifac-Cnr.

I risultati dello studio sono stati pubblicati su Physical Review Letters.

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