Un enorme osservatorio di neutrini sepolto in profondità nel ghiaccio antartico ha scoperto solo la seconda fonte extragalattica delle particelle elusive mai trovata.
Nei risultati pubblicati su Science, la collaborazione IceCube riporta il rilevamento di neutrini da una “galassia attiva” chiamata NGC 1068, che si trova a circa 47 milioni di anni luce dalla Terra.
Come individuare un neutrino
I neutrini sono particelle fondamentali molto timide che spesso non interagiscono con nient’altro. Quando furono rilevati per la prima volta negli anni ’50, i fisici si resero presto conto che in qualche modo sarebbero stati fondamentali per l’astronomia.
Poiché i neutrini hanno molto raramente a che fare con altre particelle, possono viaggiare senza ostacoli attraverso l’Universo. Tuttavia, la loro timidezza li rende anche difficili da individuare.
È qui che entra in gioco IceCube. Nel corso di sette estati dal 2005 al 2011, gli scienziati della stazione americana Amundsen–Scott South Pole hanno scavato 86 buche nel ghiaccio con un trapano ad acqua calda. Ogni buca è profonda quasi 2,5 chilometri, larga circa 60 centimetri e contiene 60 rilevatori di luce delle dimensioni di un pallone da basket attaccati a un lungo tratto di cavo.
In che modo questo ci aiuta a rilevare i neutrini? Occasionalmente, un neutrino va a sbattere contro un protone o un neutrone nel ghiaccio vicino a un rivelatore. La collisione produce una particella molto più pesante chiamata muone, che viaggia così velocemente da emettere un bagliore blu, che i rivelatori di luce possono captare.
Misurando quando questa luce arriva a diversi rivelatori, è possibile calcolare la direzione da cui provengono il muone (e il neutrino). Osservando le energie delle particelle, si scopre che la maggior parte dei neutrini rilevati da IceCube sono creati nell’atmosfera terrestre.
Tuttavia, una piccola frazione dei neutrini proviene dallo spazio. Nel 2022 sono stati identificati migliaia di neutrini provenienti da qualche parte nel lontano Universo.
Da dove vengono i neutrini?
Sembrano provenire abbastanza uniformemente da tutte le direzioni, senza che vengano visualizzati punti luminosi evidenti. Ciò significa che ci devono essere molte fonti di neutrini là fuori.
Ma quali sono queste fonti? Ci sono molti candidati, oggetti dal suono esotico come galassie attive, quasar, blazar e lampi di raggi gamma.
Nel 2018, IceCube ha annunciato la scoperta del primo emettitore di neutrini ad alta energia identificato: un blazar, che è un particolare tipo di galassia che spara un getto di particelle ad alta energia in direzione della Terra.
Conosciuto come TXS 0506+056, il blazar è stato identificato dopo che IceCube ha visto un singolo neutrino ad alta energia. Altri telescopi si sono affrettati a dare un’occhiata a TXS 0506+056 e hanno scoperto che emetteva anche molti raggi gamma contemporaneamente.
Questo ha senso, perché pensiamo che i blazar agiscano spingendo i protoni a velocità estreme e questi protoni ad alta energia interagiscono quindi con altri gas e radiazioni per produrre sia raggi gamma che neutrini.
Una galassia attiva
Il blazar è stata la prima fonte extragalattica mai scoperta. In questo nuovo studio, IceCube ha identificato il secondo.
Gli scienziati di IceCube hanno riesaminato il primo decennio di dati che avevano raccolto, applicando nuovi metodi fantasiosi per estrarre misurazioni più nitide delle direzioni e dell’energia dei neutrini.
Di conseguenza, un punto luminoso già interessante nel bagliore del neutrino di sfondo è diventato più nitido. Circa 80 neutrini provenivano da una galassia abbastanza vicina e ben studiata chiamata NGC 1068.
Situata a circa 47 milioni di anni luce dalla Terra, NGC 1068 è una nota “galassia attiva”, una galassia con un nucleo estremamente luminoso. È circa 100 volte più vicino del blazar TXS 0506+056 e il suo angolo rispetto a noi significa che i raggi gamma dal suo nucleo sono oscurati alla nostra vista dalla polvere. Tuttavia, i neutrini sfrecciano felicemente attraverso la polvere e nello spazio.
Questa nuova scoperta fornirà una grande quantità di informazioni ad astrofisici e astronomi su cosa sta succedendo esattamente all’interno di NGC 1068. Ci sono già centinaia di documenti che tentano di spiegare come funziona il nucleo interno della galassia, e i nuovi dati IceCube aggiungono alcune informazioni sui neutrini che aiuterà a perfezionare questi modelli.
Autore
Gary Hill, Università di Adelaide
