Il telescopio di ghiaccio vede una galassia lontana vomitare particelle fantasma nello spazio: “Pietra miliare, super eccitante”

La scoperta, pubblicata questa settimana su Scienza, secondo gli esperti, è un assaggio di ciò che ci attende nel promettente campo dell’astronomia multi-messaggero negli anni a venire. “Questo è un passo importante”, afferma la fisica delle particelle Suzan du Pree del Nikhef Institute di Amsterdam. “È super eccitante.”

Gli astronomi hanno tradizionalmente studiato la radiazione elettromagnetica dell’universo, come le onde radio, la luce visibile e i raggi X. Ma il cosmo ci invia molte più informazioni sotto forma di particelle caricate elettricamente ad alta energia, onde gravitazionali (una specie di “increspature ” nello spazio vuoto) e neutrini – particelle sfuggenti che attraversano quasi tutto in numero inimmaginabile. L’astronomia multi-messaggero tenta di svelare i segreti dell’universo studiando tutti questi “messaggeri”.

Il rivelatore IceCube americano in Antartide prende di mira i neutrini. È costituito da più di 5.000 rivelatori di luce congelati a grandi profondità in un chilometro cubo di ghiaccio scuro artico. Molto occasionalmente, un neutrino invasore provoca indirettamente un debole lampo di luce. L’origine del neutrino può quindi essere rintracciata con l’IceCube.

Nel 2017, un neutrino ad altissima energia è stato attribuito a un’esplosione in una galassia distante quasi 4 miliardi di anni luce. Ora, per la seconda volta, è stata identificata una sorgente di neutrini cosmici. Solo che è molto più vicino e vomita continuamente particelle fantasma nello spazio.

Secondo Aart Heijboer, affiliato anche a Nikhef, i neutrini offrono “una visione unica degli oggetti più energetici dell’universo”. Ciò riguarda, ad esempio, i buchi neri supermassicci nel cuore delle galassie. Funzionano come giganteschi acceleratori di particelle, ma poi un milione di volte più potenti dell’acceleratore dell’istituto di ricerca del CERN.

I buchi neri producono anche raggi gamma ad alta energia, ma questi sono spesso assorbiti dalla polvere cosmica. E le particelle caricate elettricamente che soffiano nello spazio vengono deviate dai campi magnetici dell’universo, quindi non puoi risalire alla loro origine. “I neutrini non hanno carica elettrica e sono le ultime particelle ‘messaggero’ per studiare questo acceleratore di particelle cosmiche”, afferma Heijboer.

Gli scienziati di IceCube hanno studiato i dati dal 2011 al 2020 e hanno trovato 79 neutrini che sembrano provenire dalla galassia M77 (a volte chiamata Galassia del calamaro). Questa galassia ospita un buco nero centrale che è decine di milioni di volte più massiccio del Sole. Secondo Heijboer, M77 potrebbe benissimo diventare il tipico esempio di sorgenti di neutrini cosmici.

“Queste sono solo le prime osservazioni con un tipo di telescopio completamente nuovo”, dice, “simile a Galileo che vide per la prima volta le lune di Giove nel 1610. C’è ancora un intero cielo di neutrini da scoprire.

Anche il collega di Heijboer, Bouke Jung, è fiducioso che molte altre fonti simili verranno scoperte in futuro. “Il rivelatore europeo KM3NeT, che avrà un’eccellente direttività, ha un ruolo importante da svolgere in questo senso”, afferma. KM3NeT è in costruzione sul fondo del Mar Mediterraneo; attraverso Nikhef, i Paesi Bassi sono un partner importante nel progetto.

“C’è ancora molto che non comprendiamo completamente su questi tipi di oggetti e sulla produzione di neutrini ad alta energia”, afferma Jung. “Quindi ogni nuovo annuncio sulla scoperta di una sorgente di neutrini cosmici mi tiene con il fiato sospeso per gli anni a venire”.