Uno studio condotto dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) ha fornito una nuova e significativa prova che collega i neutrini ad altissima energia a una specifica classe di buchi neri supermassicci, noti come blazar a spettro piatto (blazar Fsrq, ovvero Flat-Spectrum Radio Quasar). I risultati, ottenuti a partire dai dati dell’esperimento IceCube, sono stati pubblicati oggi sulla rivista scientifica Astronomy & Astrophysics.
Lo studio si colloca nel dibattito sull’origine cosmica incerta di quei neutrini, le cui energie superano di gran lunga quelle che possono essere generate sulla Terra. Nella letteratura recente, l’associazione tra neutrini e blazar era già stata ipotizzata; tuttavia, nessuno studio precedente ha mai raggiunto un livello di significatività così elevato quanto quello ottenuto dai due autori.
Illustrazione artistica di un blazar. Crediti: M. Weiss/CfA
«I neutrini sono messaggeri cosmici incomparabili», sottolineano Alberto Moretti e Alessandro Caccianiga, ricercatori dell’Inaf e autori dello studio, «ma ci sono considerevoli incertezze sulla misura della loro direzione di provenienza. I risultati della nostra ricerca, anche se molto promettenti, non scrivono la parola fine al dibattito. Oltre alla direzione di arrivo, le incertezze maggiori sono dovute anche agli effetti di selezione e al numero limitato di eventi analizzati».
I due ricercatori hanno utilizzato il catalogo IceCat-1, una raccolta di dati dell’esperimento IceCube, situato presso la base Amundsen-Scott al Polo Sud. IceCube è un osservatorio per neutrini costruito e gestito dalla National Science Foundation (Nsf), con il supporto finanziario e la partecipazione di numerose istituzioni provenienti da quattordici paesi che costituiscono la Collaborazione IceCube, alla quale l’Italia partecipa tramite l’Università degli Studi di Padova. L’osservatorio è costituito da 5.160 sensori ottici distribuiti in un volume di ghiaccio pari a un chilometro cubo. IceCube è in grado di identificare le tracce del passaggio dei neutrini sfruttando la radiazione Cherenkov che queste particelle producono mentre attraversano il ghiaccio.
Alberto Moretti, ricercatore Inaf presso l’Osservatorio Astronomico di Brera. Crediti: Inaf
Moretti e Caccianiga hanno estratto dal catalogo IceCat-1 un campione di 30 neutrini ad alta energia, la cui direzione di provenienza era particolarmente ben localizzata in cielo, confrontandola con le posizioni di un catalogo di quasar tratto dalla Sloan Digital Sky Survey. I risultati hanno rivelato un chiaro collegamento tra i neutrini di IceCube e i blazar il cui spettro elettromagnetico presenta linee di emissione ampie e intense: i blazar Fsrq, appunto.
I blazar sono nuclei galattici attivi (Agn) estremamente energetici, alimentati da un buco nero supermassiccio al centro di una galassia che emette un potente getto di particelle e radiazione quasi perfettamente allineato con la Terra, che si propaga a una velocità prossima a quella della luce. I blazar sono considerati i candidati ideali per la produzione di neutrini energetici: i getti che emettono, infatti, contengono un plasma di elettroni e protoni in moto relativistico all’interno di un intenso campo di fotoni, offrendo un ambiente favorevole alla loro creazione.
«La raccolta continua di dati da parte dell’esperimento IceCube», osservano i due ricercatori, «apre la prospettiva di una futura conferma decisiva del legame tra i neutrini ad altissima energia e la popolazione dei blazar Fsrq».
Studiare i neutrini cosmici offre un’opportunità straordinaria: queste particelle mantengono inalterata la loro direzione di propagazione perché sono prive di carica elettrica, a differenza della maggior parte degli altri raggi cosmici, e dunque non vengono deviate dai campi magnetici. Grazie a questa proprietà, sono in grado di fornire informazioni uniche e affidabili sui fenomeni più energetici che avvengono nell’universo lontano o nelle regioni più dense in prossimità dei buchi neri.
Per saperne di più:
- Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “Flat-spectrum radio quasars as high-energy neutrino sources” di Alberto Moretti e Alessandro Caccianiga
