Prima immagine del neutrino di una galassia attiva

Da oltre dieci anni l’Osservatorio IceCube al Polo Sud osserva gli effetti luminosi dei neutrini extragalattici. Durante la valutazione dei dati dell’osservatorio, un gruppo di ricerca internazionale guidato dall’Università tecnica di Monaco (TUM) ha scoperto una sorgente di radiazione di neutrini ad alta energia nella galassia attiva NGC 1068, nota anche come Messier 77.

L’universo è pieno di segreti. Uno di questi enigmi riguarda le galassie attive con buchi neri supermassicci al centro. “Oggi non sappiamo ancora esattamente quali processi stanno avvenendo lì”, afferma Elisa Risconi, professoressa di fisica sperimentale con particelle cosmiche al TUM. Il suo team ha ora compiuto un grande passo verso la risoluzione di questo mistero: gli astrofisici hanno scoperto una sorgente di neutrini ad alta energia nella galassia a spirale NGC 1068.

È molto difficile esplorare i centri delle galassie attive con telescopi che rilevano la luce visibile, i raggi gamma o i raggi X dallo spazio, perché le nubi di polvere cosmica e plasma caldo assorbono le radiazioni. Solo i neutrini possono scappare dall’inferno ai margini dei buchi neri. Questi neutrini non hanno carica elettrica e quasi nessuna massa. Permeano lo spazio senza essere deviati dai campi elettromagnetici o essere assorbiti. Questo lo rende molto difficile da rilevare.

Il più grande ostacolo nell’astronomia dei neutrini fino ad oggi è stato separare il segnale molto debole dal forte rumore di fondo causato dagli effetti delle particelle dall’atmosfera terrestre. Ci sono voluti molti anni di misurazioni utilizzando l’Osservatorio dei neutrini IceCube e nuovi metodi statistici per consentire a Resconi e al suo team di mettere insieme abbastanza eventi di neutrini per la loro scoperta.

Lavoro investigativo in Eternal Ice

Il telescopio IceCube, situato nel ghiaccio antartico, rileva tracce di luce dai neutrini caduti dal 2011. “Sulla base della loro energia e angolo di incidenza, possiamo ricostruire da dove provengono”, afferma lo scienziato del TUM, il dottor Theo. Glush. “La valutazione statistica mostra un insieme molto importante di effetti dei neutrini provenienti dalla direzione della galassia attiva NGC 1068. Ciò significa che possiamo presumere con quasi certezza che la radiazione di neutrini ad alta energia provenga da questa galassia”.

La galassia a spirale, distante 47 milioni di anni luce, fu scoperta già nel 18° secolo. NGC 1068 – noto anche come Messier 77 – è simile per forma e dimensioni alla nostra galassia, ma il suo centro è molto luminoso ed è molto più luminoso dell’intera Via Lattea, sebbene il centro abbia all’incirca le dimensioni del nostro sistema solare. Questo centro contiene un “nucleo attivo”: ogni supernova nera con una massa circa cento milioni di volte la massa del nostro Sole, che assorbe grandi quantità di materiale.

Ma come e dove vengono generati i neutrini lì? “Abbiamo uno scenario chiaro”, dice Risconi. “Riteniamo che i neutrini ad alta energia siano il risultato dell’intensa accelerazione della materia vicino al buco nero, che lo porta a energie molto elevate. Sappiamo dagli esperimenti sugli acceleratori di particelle che i protoni ad alta energia generano neutrini quando entrano in collisione con altre particelle, in altre parole: abbiamo trovato un acceleratore cosmico.

Osservatori di neutrini per la nuova astronomia

NGC 1068 è la fonte statisticamente più significativa di neutrini ad alta energia scoperta fino ad oggi. Saranno necessari più dati per poter localizzare e indagare su sorgenti di neutrini più deboli e lontane, afferma Risconi, che ha recentemente lanciato un’iniziativa internazionale per costruire un telescopio per neutrini con un volume di diversi chilometri cubi nell’Oceano Pacifico nord-orientale. L’esperimento del neutrino, P-ONE. Insieme a un osservatorio IceCube di seconda generazione pianificato – IceCube Gen2 – fornirà dati per la futura astronomia dei neutrini.