raggi cosmici

Astrochimica ad alta energia nel mezzo interstellare molecolare

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Astrochimica ad alta energia nel mezzo interstellare molecolare

Negli ultimi dieci anni, l’astrochimica ha subito un cambiamento significativo con una rinnovata attenzione al ruolo dei processi non termici nel mezzo interstellare molecolare, in particolare le particelle energetiche (come i raggi cosmici e gli elettroni veloci) e le radiazioni X. Questo è dovuto in gran parte alle nuove osservazioni di molecole organiche complesse interstellari (iCOMS) in ambienti che ne inibirebbero la formazione, come gas freddo e denso nei nuclei pre-stellari o negli ambienti ad alta energia nei centri galattici. Parallelamente, c’è stata una pletora di nuove indagini di laboratorio sul ruolo delle radiazioni ad alta energia e degli elettroni sulla chimica dei ghiacci astrofisici, dimostrando la capacità di questa radiazione di indurre una chimica complessa. Negli ultimi anni, anche i modelli teorici hanno iniziato a includere i nuovi processi guidati dai raggi cosmici sia nella fase gassosa che in quella del ghiaccio. In questa revisione, unifichiamo gli aspetti della chimica guidata dalle radiazioni X e dalle particelle energetiche in una ”astrochimica ad alta energia”, definendo questo termine e rivedendo i processi chimici sottostanti. Concludiamo esaminando vari laboratori in cui l’astrochimica ad alta energia è in gioco e identificando i problemi futuri da affrontare.

Paper: ArXiv.org

Fattibilità della discriminazione della massa primaria evento per evento utilizzando osservabili radio e apprendimento automatico supervisionato

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Nuova ricerca esplora la discriminazione di massa con osservabili radio

Un nuovo studio, pubblicato su arXiv (2601.05969v1), indaga la fattibilità della discriminazione della massa primaria evento per evento utilizzando esclusivamente osservabili radio. La ricerca si concentra sull’analisi della possibilità di distinguere tra diversi tipi di particelle primarie (come protoni e nuclei atomici) che colpiscono l’atmosfera terrestre, basandosi unicamente sulle emissioni radio generate dalle cascate di raggi cosmici.

Nonostante l’analisi non richieda la ricostruzione esplicita del massimo dello sciame ($X_{max}$), la capacità di discriminazione deriva dalla sensibilità delle osservabili radio allo sviluppo longitudinale dello sciame atmosferico esteso (EAS). Questo approccio radio-based potrebbe essere particolarmente rilevante per esperimenti che si basano solo sulla radio, come GRAND. Per valutare la fattibilità, sono stati stabiliti limiti superiori conservativi sull’accuratezza della discriminazione, utilizzando un algoritmo di apprendimento automatico supervisionato, ovvero una random forest (RF). I dati utilizzati comprendono i campi elettrici di picco e le pendenze spettrali, che offrono un potere di discriminazione complementare, oltre alle distanze delle antenne dall’asse dello sciame.

L’RF è stata addestrata e testata utilizzando grandi set di eventi generati dalla simulazione di emissione radio veloce e dalla risposta semplificata del rivelatore implementata nel framework RDSim. I risultati mostrano accuratezze di discriminazione tra l’81% e il 96% sull’intervallo zenitale studiato, anche dopo aver normalizzato ogni sciame per la sua energia elettromagnetica. Questi risultati dimostrano che la discriminazione della massa primaria evento per evento, usando osservabili radio, è fattibile in linea di principio.

Paper: ArXiv.org

Il ginocchio dei raggi cosmici come firma locale di PeVatron nelle vicinanze

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Il ginocchio dei raggi cosmici: un enigma cosmico con una soluzione locale?

Un recente studio pubblicato su arXiv (arXiv:2601.05435v1) solleva una questione affascinante: il “ginocchio” nello spettro dei raggi cosmici, un’improvvisa variazione nella sua forma a circa 4 PeV, è un fenomeno globale o un segnale locale? I raggi cosmici, particelle ad alta energia che permeano la galassia, presentano questo ginocchio, e la sua interpretazione è fondamentale per comprendere la loro origine.

Se il ginocchio fosse un fenomeno globale, significherebbe che lo spettro dei raggi cosmici è uniforme in tutta la Galassia, e il ginocchio sarebbe una caratteristica comune. In alternativa, se fosse un segnale locale, ciò implicherebbe che il flusso di raggi cosmici varia nello spazio galattico, e il ginocchio sarebbe dovuto a poche sorgenti nelle vicinanze.

Gli autori dello studio hanno simulato la propagazione dei raggi cosmici nel campo magnetico galattico e nel mezzo interstellare. Hanno scoperto che i due scenari corrispondono a diversi tassi di nascita degli acceleratori di protoni PeV e dipendono dalla presenza di potenti sorgenti vicine. Confrontando le simulazioni con le osservazioni dei raggi cosmici e dei raggi gamma, i ricercatori suggeriscono che un ginocchio locale sarebbe spiegato meglio da sorgenti situate a circa 1 kpc di distanza e con età comprese tra 0,1 e 1 Myr. Tra i candidati più promettenti, viene menzionato il Bozzolo del Cigno (Cygnus Cocoon).

Questa ricerca offre nuove prospettive sulla natura dei raggi cosmici e sulla loro interazione con l’ambiente galattico, aprendo nuove strade per future indagini.

Paper: ArXiv.org