Un team di ricercatori del Dipartimento di Fisica e Chimica “E. Segrè” dell’Università degli Studi di Palermo è parte, insieme a scienziati del Dipartimento di Fisica e Astronomia “E. Majorana” dell’Università degli Studi di Catania, delle sezioni INFN di Catania e dei Laboratori Nazionali del Sud, del gruppo siciliano della collaborazione Large-Sized Telescope (LST).

«Il Large-Sized Telescope – spiega il prof. Giovanni Marsella, coordinatore del gruppo siciliano LST – è un telescopio gigante di 23 metri di diametro, con un'area dello specchio di circa 400 metri quadrati e una camera finemente pixelata composta da 1855 sensori di luce in grado di rilevare singoli fotoni con elevata efficienza. Sebbene l'LST sia alto 45 metri e pesi circa 100 tonnellate, è estremamente agile, con la capacità di riposizionarsi in 20 secondi per catturare brevi segnali di raggi gamma a bassa energia.

Sia la velocità di riposizionamento che la bassa soglia di energia fornite dagli LST sono fondamentali per gli studi del Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) sulle sorgenti transitorie di raggi gamma nella nostra Galassia e per lo studio dei Nuclei Galattici Attivi e dei gamma-ray burst ad alto redshift. Il prototipo dell'LST, l'LST-1, si trova presso il sito CTAO-Nord sull'isola di La Palma, in Spagna, ed è attualmente in fase di messa in funzione.

La collaborazione LST, composta da oltre 400 scienziati e ingegneri da 67 istituzioni distribuite in 12 nazioni, ha recentemente annunciato, tramite un telegramma astronomico (ATel), il rilevamento della sorgente OP 313 ad altissime energie con l'LST-1. OP 313 è un cosiddetto Flat Spectrum Radio Quasar o FSRQ, un tipo di AGN. Si tratta di oggetti molto luminosi che si trovano al centro di alcune galassie, dove un buco nero supermassiccio divora il materiale circostante, creando potenti dischi di accrescimento e getti di luce e particelle relativistiche.

Sebbene OP 313 fosse noto a energie inferiori, non era mai stato rilevato al di sopra dei 100 GeV, il che rende questa la prima scoperta scientifica dell'LST-1. Con questi risultati, OP 313 diventa il Nucleo Galattico Attivo più distante mai rilevato da un telescopio Cherenkov, dimostrando ulteriormente le eccezionali prestazioni del prototipo LST.

LST-1 ha osservato questa sorgente tra il 10 e il 14 dicembre 2023, dopo aver ricevuto un allarme dal satellite Fermi-LAT che mostrava un'attività insolitamente elevata nel regime dei raggi gamma a bassa energia, confermata anche nella banda ottica con diversi strumenti. Con soli quattro giorni di dati, la collaborazione LST è stata in grado di rilevare la sorgente al di sopra dei 100 gigaelettronvolt (GeV), un livello di energia un miliardo di volte superiore alla luce visibile percepibile dall'uomo.

Sono noti solo nove quasar ad altissime energie e OP 313 è ora il decimo.

In generale, i quasar sono più difficili da rilevare alle altissime energie rispetto ad altri tipi di AGN. Questo non solo perché la luminosità del loro disco di accrescimento indebolisce l'emissione di raggi gamma, ma anche perché sono più lontani. In questo caso, OP 313 si trova a un redshift di 0,997 o a circa 8 miliardi di anni luce di distanza, il che lo rende l'AGN più distante e la seconda sorgente più distante mai rilevata ad altissime energie.

Più la sorgente è distante, più è difficile osservarla ad altissime energie a causa della cosiddetta luce di fondo extragalattica o EBL. L'EBL è la luce collettiva emessa da tutti gli oggetti al di fuori della Via Lattea che si espande su più lunghezze d'onda, dal visibile all'infrarosso e all'ultravioletto. L'EBL interagisce con i raggi gamma ad altissima energia, attenuandone il flusso e rendendone quindi difficile l'osservazione. Le caratteristiche di LST-1, con una sensibilità ottimizzata per l'intervallo di bassa energia del CTAO, tra 20 e 150 GeV, dove i raggi gamma sono meno influenzati dalla EBL, hanno permesso alla collaborazione LST di estendere per la prima volta lo studio di questa sorgente a decine di GeV.

La collaborazione LST continuerà a osservare questa sorgente con LST-1 per ampliare il set di dati e, quindi, ottenere un'analisi più precisa che permetta agli scienziati di migliorare la comprensione dell'EBL, di studiare i campi magnetici all'interno di questo tipo di sorgente o di approfondire la fisica intergalattica fondamentale».