Potrebbe essere un blazar, ossia una galassia attiva con un buco nero supermassiccio al centro, distante 4,5 miliardi di anni luce, la possibile sorgente di un neutrino cosmico, osservato nel settembre scorso. A questo straordinario risultato, annunciato oggi da NSF (National Science Foundation), i ricercatori sono arrivati combinando i dati del rivelatore di neutrini IceCube, che opera tra i ghiacci del Polo Sud, e altri 15 esperimenti per la rivelazione dei fotoni da terra e nello spazio. L’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e varie Università italiane hanno dato contributi determinanti attraverso la partecipazione dei propri ricercatori a molti degli esperimenti e osservatori coinvolti nella scoperta.
IceCube, il cacciatore di neutrini Il 22 settembre 2017 il rivelatore di neutrini IceCube ha osservato un neutrino, battezzato poi IC-170922A, dotato di energia molto elevata. Con ogni probabilità era stato originato da un lontano oggetto celeste molto “attivo”. Visto che la produzione di neutrini cosmici è sempre accompagnata da raggi gamma, quando IceCube ha visto IC-170922A ha subito lanciato un’ “allerta neutrino” a tutti i telescopi, disseminati nello spazio e sulla Terra, nella speranza che le loro osservazioni potessero aiutare a individuarne con precisione la sorgente. E così è stato. Il satellite Fermi, realizzato dalla NASA e che conta su una importante partecipazione di ASI, INAF e INFN, osservando i raggi gamma molto energetici provenienti dalla direzione del neutrino, ha trovato un’emissione coincidente con una sorgente di raggi gamma che era in stato “eccitato”, il blazar TXS 0506+056 ossia un nucleo galattico attivo, cioè un buco nero supermassiccio al centro di una galassia. I dati sono stati confermati da altri satelliti e telescopi tra cui i MAGIC, realizzati e gestiti con il contributo importante di INAF e INFN, sull’isola di La Palma alle Canarie, che studiano i raggi gamma da terra e che hanno subito orientato i loro giganteschi specchi verso la sorgente. Tra gli esperimenti che studiano i fotoni e che hanno rivelato la sorgente, ci sono anche altri tre satelliti con una significativa partecipazione italiana: Swift, della NASA, che ha un piccolo campo di vista ma una elevata capacità di ‘girarsi’ per ripuntare velocemente una sorgente improvvisamente ‘eccitata’, NuSTAR, sempre della NASA, che con i propri telescopi per i raggi X riesce a fare immagini dell’Universo ad alta energia, e INTEGRAL, dell’ESA, che non ha visto la sorgente ma ha fornito un limite superiore alla sua intensità, permettendo agli scienziati di escludere che il neutrino fosse associato a un lampo di raggi gamma. Grazie alla combinazione di tutte le diverse osservazioni è stato così possibile individuare proprio nel blazar TXS 0506+056, che si trova nel cuore di una galassia a una distanza di 4,5 miliardi di anni luce dalla Terra, la probabile sorgente del neutrino.
Che cosa sono i neutrini, straordinari messaggeri dell’Universo
I neutrini sono le particelle più numerose dell’universo dopo i fotoni. Sono particelle subatomiche elementari di massa piccolissima e carica elettrica nulla. I neutrini attraversano lo spazio quasi alla velocità di luce e quasi mai interagiscono con la materia. Sono infatti soggetti solamente alla forza di gravità e all’interazione debole ma non reagiscono alla forza elettromagnetica come accade per le altre particelle. né all’interazione nucleare forte. Generate già nel Big Bang, queste particelle vengono continuamente create in vari processi nello Spazio, dalle stelle. La loro esistenza venne ipotizzata per la prima volta negli anni ’30 dal fisico Wolfgang Pauli e successivamente ripresa dal gruppo di Via Panisperna di Fermi. La scoperta invece risale agli anni ’50 e valse il Nobel per la Fisica (1995) a Frederick Reines e a Clyde Cowan. L’origine dei raggi cosmici, un mistero che dura da 100 anni Identificare la sorgente dei neutrini potrà fornire la prova inequivocabile di quali sono i siti in cui stanno avvenendo i processi di accelerazione di protoni e ioni ad altissime energie, contribuendo così a risolvere anche l’annoso problema dell’origine dei raggi cosmici. Questi sono, infatti, composti prevalentemente da protoni, particelle elettricamente cariche che sono quindi deviate dai campi magnetici che permeano lo spazio, impedendoci di risalire alla loro origine. La soluzione del mistero che dura da oltre 100 anni, potrebbe arrivare proprio dai neutrini che sono prodotti proprio dai protoni di alta energia. Essendo particelle neutre e con massa piccolissima, i neutrini non vengono deviati dai campi magnetici e interagiscono pochissimo con la materia, dimostrandosi dunque perfetti messaggeri, in grado di portarci diritti alla loro origine.
